ABB原装变频器ACS 2000常见故障与方法测试

ABB原装变频器ACS 2000常见故障与方法测试

ABB发明、制造了众多产品和技术，其中包括一套三相输电系统、世界上台自冷式变压器、高压直流输电技术和台电动工业机器人，并将它们投入商业应用。ABB拥有广泛的产品线，包括全系列电力变压器和配电变压器，高、中、低压开关柜产品，交流和直流输配电系统，电力自动化系统，各种测量设备和传感器，实时控制和优化系统，机器人软硬件和仿真系统，节能的电机和传动系统，电力质量、转换和同步系统，保护电力系统安全的熔断和开关设备。这些产品已广泛应用于工业、商业、电力和公共事业中。

ABB变频器是由ABB集团研发、生产、销售的变频器品牌。主要用于控制和调节三相交流异步电机的速度，并以其稳定的性能、丰富的组合功能、高性能的矢量控制技术、低速高转矩输出、良好的动态特性及*的过载能力，在变频器市场占据着重要的地位。

ABB变频器相关产品推荐：

ACS 2000

ACS 510

ACS140

ACS100

ACS400

ACS550

ACS150

ACS350

ACS800

如果你被置于某种地位的时间足够长久，你的行为就会开始适应那种地位的要求。

ACS2000通用型变频器提供了简单、可靠的电机控制，适于范围广泛的应用。它可靠性高，安装便捷，调试快速，使用户成本得以降低。ACS2000可用于电网电压4.0千伏至6.9千伏直接电网连接的标准感应电机的调速改造，也适用于通过简单的双绕组输入隔离变压器以满足不同的网侧电压场合。

ACS2000

空冷型ACS2000变频器于水泥、矿山与采矿、冶金、制浆与造纸、水、电力以及化工、石油天然气等行业的风机、泵、压缩机以及其他公共应用。

ACS2000变频器融合了创新技术，以应对业界挑战，比如对灵活供电电源连接、更低谐波、降低能耗、静态无功补偿以及安装、调试便利的需要。

技术参数：

变频器类型

VSI

电压源型逆变器

典型应用

泵,风机,传送带,挤出机,搅拌机,压缩机,研磨机,适用于现有电机的改造

典型系统图

变频器冷却方式

空冷(A)

功率范围

A:250千瓦至2500千瓦

输入部分

有源前端(AFE)：高压IGBT

高压二极管(DFE)：24脉冲整流器

输出部分

高压IGBT:5电平VSI,9电平输出波形

输出电压

4.0千伏至6.9千伏

高输出频率

75赫兹

弱磁

>25赫兹(高1:3)

特点及优点

-整个速度范围内的恒定的电网功率因数

-DTC(直接转矩控制)

-无熔断器

可选项举例

-可以直接挂网连接，也可通过单独的双绕组变压器或集成变压器连接到电网

-无功补偿和能量回馈

-输出正弦波滤波器

-冗余风机

-用于监控的扩展I/O接口

-丰富的现场总线接口

电机类型

感应电机

产品特性:

适于直接电网连接或带输入隔离变压器应用

直接电网连接(无变压器)应用为用户降低成本

更简单的变频传动系统集成

三进三出的布线技术使得安装快速、方便

适用于新的或现有的感应电机

模块化设计提供了高可靠性，低维护成本

工作原理

通过将380V交流电压整流滤波成为平滑的510V直流电压，再通过逆变器件将510V直流电压变成频率与电压均可调的交流电压，电压调节范围在0V--380之间；频率可调范围在0HZ--600HZ之间。以达到控制电动机无极调速的目的。

ACS2000，低谐波变频器

ABB的低谐波传动器具有出色的低谐波性能——无需任何额外的滤波设备。它们具有有源前端（AFE），无需使用特殊的变压器即可减少线侧谐波。ACS2000的网侧谐波符合所有相关标准。这消除了对于谐波分析或安装网络滤波器和其他用于降低谐波的设备的需求。

ACS2000，可再生变频器

ACS2000可再生传动器提供了增强的有效制动和功率因数校正功能。

AFE实现了再生制动功能，这使所有电流以电机模式和发电模式流动。与其他制动方式相比，再生能够节约大量能源，因为能量能够馈回供电网络。再生尤其适用于需要频繁启动和停止的应用。它使某些应用，例如下坡传送带或天然气管道增压泵，能够高能效地连续制动。

AFE还能够提供无功（VAR）补偿功能。通过无功补偿，电压级别能够控制在苛刻的范围内，从而维持稳定的电网电压和避免无功功率损耗。

灵活供电电源连接

ACS2000变频器可不使用输入隔离变压器，这取决于用户的选择和现有设备的情况，因此允许直接连接到供电电源（直接电网连接），或者可以连接至一台输入隔离变压器。

在直接电网连接配置方式下，用户可受益于更低的投资成本，这是因为不需要变压器，可以节省很大一笔投资。与其它需要变压器的变频器相比，ACS2000变频器紧凑的结构，更轻的重量，以及更低的运输成本，并且在电气室需要更小的空间。源自于紧凑的设计，直接连接至6.0-6.9kV电网的ACS2000适用于速度控制的标准感应电机的改造项目。

在需要电压匹配或对供电电源进行电隔离的应用中，输入变压器是需要的，可将ACS2000变频器连接至常规的双绕组油浸式或干式输入隔离变压器。

更低谐波

集成了有源前端（AFE）技术，在不使用昂贵、的变压器的情况下，可将电网侧谐波降至低，并且还有四象限运行以及无功功率补偿的额外好处。

AFE提供了低谐波的特点，满足了各种标准中对电流与电压谐波的要求。这样，就不需要进行谐波分析或安装网侧滤波器。

降低能耗

为了实现能耗小化，AFE允许四象限运行，其将制动能量回馈至电网。

无功功率补偿

AFE也能提供无功功率补偿。有了静态无功补偿，可以维持平滑的电网电压特性，并避免了无功功率罚款。

安装、调试以及运行维护方便

不需使用变压器的直接电网连接技术，可以使安装与调试工作更加快捷、方便。安装一台变频器，运用ABB简单的“三进三出”布线概念，只需断开直接挂网运行的电缆，接至变频器，然后将变频器接到电机上即可。

ACS2000设计有可抽出式的相模块，便于从前面接近所有变频器部件进行快速更换，平均维修时间（MTTR）为业界前端水平。

高可靠性

该变频器使用了经过验证的多电平电压源逆变器（VSI）拓扑结构、成熟的高压IGBT功率半导体技术以及直接转矩控制（DTC）的电机控制平台，因此具有*的可靠性，延长了平均*时间（MTBF）并增加了利用率。

ACS2000继承了ABB的VSI拓扑结构并采用了获得认可的、基于IGBT的多电平设计，提供了近似正弦波的电流与电压波形，使得该变频器兼容标准电机与电缆。

ACS2000变频器控制平台使用了ABB备受赞誉的DTC平台，可以提供中压交流变频器中从未有过的大转矩与速度性能以及低损耗。在所有条件下，变频器的控制均迅速而平滑。

更低的总投资成本

灵活的供电电源连接，更低的谐波与能耗，便于安装与调试及更高的可靠性，使得ACS2000在整个生命周期内具有很低的总投资成本。

基础知识

开关电源

开关电源电路提供变频器的整机控制用电，是变频器正常工作的先决条件。变频器应用的开关电源电路，为直一交一直型的逆变电路，是一种电压和功率的变换器，将直流电压和功率转换为脉冲电压，再整流成为另一种直流电压。输人、输出电压由开关变压器相隔离，开关变压器起到功率传递、电压/电流变换的作用。开关变压器为降压变压器。开关电源的特点如下：

1)开关电源的振荡和调压方式是利用改变脉冲宽度或周期来调整输出电压的，称为时间比例控制，又分为PWM(调宽)和PFM(调频)两种控制方式。

2)从电路的能量转换特性看，可分为正激和反激两种工作方式。开关管饱和导通时， 二次绕组连接的整流器受反偏压而截止，开关变压器的一次绕组流入电流而储能<电磁转换）。开关管截止时，二次绕组经负载电路释放电能（磁电转换)。正激方式则与此相反， 实际应用不多。

3)从开关变压器的一次电路结构来看，有分立元件构成的和集成振荡芯片构成的两种电路形式。因而从振荡信号的来源看，又分为自激（分立零件）和他激式（IC电路）开关电源。两种电路结构都有应用。 　4)开关管有采用双极型器件和采用场效应晶体管的。

5)小功率变频器采用单端正激式电路，大、中功率变频器常采用双端正激式电路。一般变频器的开关电源，常提供以下几种电压输出：CPU及附属电路、控制电路、操作显示面板的+5V供电；电流、电压、温度等故障检测电路、控制电路的±15V供电；控制端子、工作继电器线圈的24V供电。四路相互隔离的约为22V的驱动电路的供电，该四路供电往往又经稳压电路处理成+15V、 -7.5V的正、负电源供驱动电路，为IGBT逆变输出电路提供激励电流。

任何电子设备，电源电路的故障率总是相当高的一因其要提供整机的电源供应，负担重。变频器的开关电源电路，形式上比较单一，结构上也比较简单。但是简单电路也可能会产生疑难故障。开关电源的检修不像线性电源那么直观，电路的任一个小环节一振荡、稳压、保护、负载等出现异常，都会使电路出现各种各样的故障现象。

上电后无反应，操作显示面板无显示，变频器好像没通电一样。测量控制端子的控制电压和10V频率调整电压都为0，测量变频器主接线端子电阻正常，那么大致上可以断定问题是出在开关电源电路了。

常见故障

过流故障

过流故障可分为加速、减速、恒速过电流.其可能是由于变频器的加减速时间太短、负载发生突变、负荷分配不均，输出短路等原因引起的，这时一般可通过延长加减速时间、减少负荷的突变、外加能耗制动元件、进行负荷分配设计、对线路进行检查，如果断开负载变频器还是过流故障，说明变频器逆变电路已环，需要更换变频器。

过载故障

过载故障包括变频过载和电机器过载，其可能是加速时间太短，直流制动量过大、电网电压太低、负载过重等原因引起的，一般可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压等，负载过重，所选的电机和变频器不能拖动该负载，也可能是由于机械润滑不好引起，如前者则必须更换大功率的电机和变频器；如后者则要对生产机械进行检修。

常见方法

静态测试

1、测试整流电路

找下结果，可以判定电路已出现异常，A.到变频器内部直流电源的P端和N端，将万用表调到电阻X10档，红表棒接到P，黑表棒分别依到R、S、T，正常时有几十欧的阻值，且基本平衡。相反将黑表棒接到P端，红表棒依次接到R、S、T，有一个接近于无穷大的阻值。将红表棒接到N端，重复以上步骤，都应得到相同结果。如果有以阻值三相不平衡，说明整流桥有故障.B.红表棒接P端时，电阻无穷大，可以断定整流桥故障或启动电阻出现故障。

2、测试逆变电路

将红表棒接到P端，黑表棒分别接U、V、W上，应该有几十欧的阻值，且各相阻值基本相同，反相应该为无穷大。将黑表棒N端，重复以上步骤应得到相同结果，否则可确定逆变模块有故障。

动态测试

在静态测试结果正常以后，才可进行动态测试，即上电试机。在上电前后必须注意以下几点：

1、上电之前，须确认输入电压是否有误，将380V电源接入220V级变频器之中会出现炸机（炸电容、压敏电阻、模块等）；

2、检查变频器各接插口是否已正确连接，连接是否有松动，连接异常有时可能会导致变频器出现故障，严重时会出炸机等情况；

3、上电后检测故障显示内容，并初步断定故障及原因；

4、如未显示故障，首先检查参数是否有异常，并将参数复归后，在空载（不接电机）情况下启动变频器，并测试U、V、W三相输出电压值。如出现缺相、三相不平衡等情况，则模块或驱动板等有故障；

5、在输出电压正常（无缺相、三相平衡）的情况下，负载测试，尽量是满负载测试。

故障分析与维修

变频器是一个高精度、高科技的电子元气件，对它的故障处理，我们也应由简到繁的原则去加以分析维修，对于我们一般的现场维护保养者，并不需要深入的了解其内部的构造，但应掌握其一般故障发生的规律加以分析处理。

变频器发生故障时，首先我们应从变频器的显示面板上读取故障代码，此类代码每一种变频器的代码信息均不会一致，但基本都会有过流、过压、过载、失压、超温、模拟量丢失、通讯丢失等故障记录。在ABB-ACS550变频器中可由04组参数查得历史故障记录。同时一般故障时我们可以从面板上的指示灯变为红色加以判断。

在分析故障时，我们还可以从变频器的实际检测数据中检查实际的开关量信号、模拟量信号及实际变频器运行数据加以判断是否正常，ABB-ACS550变频器此类信号值的检查可在01号参数组查得。

另外我们应注意变频的特性参数是否设定合理，对U/F曲线，加、减速时间，电流限制，各类保护等参数的设定特别需加以检查分析。

1台DCS控制的变频器，操作员设定30Hz运行频率开启后发现电机实际转速很慢，甚至跳停。

分析处理：由于原来控制是正常的，说明原外部接线及控制方式应没问题，检查变频器故障代码是过流及过载，可能的原因是负载过大，根据现场得到的反馈是电机没问题，由于工艺的变化至使变频器负苛加大，检查变频器电流限定均正常，在试运行中查看运行参数发现输入开关量、模拟量数据均正常，但输入模拟量约为30Hz时，输出频率上不去，明显变频器启动带负苛能力差，调整U/F曲线以提高启动低频时的电压，故障排除。

1台变频器运行中经常跳停，报过温报警。

分析处理：由于这台变频器前期运行正常，过温报警跳停一般只有变频器长期满负苛运行，不能充分散热引起，检查电机负载情况正常，但拆下变频器检查时发现其散热片上的积尘很厚，严重妨碍了变频器的散热性能，对积尘充分吹洗后，变频器工作恢复正常。

由例可见我们对变频器的维护并不复杂，一些常规的小问题并不是变频器本身，而是我们对其的运行环境没重视，真正烧坏变频器的也是在这些环境没保证的前提下，其内部元器件加快老化引起的。因此我们在平时做维护时应特别检查变频器的工况，周围环境保持无尘、无水、无腐蚀及恒温的条件。

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ABB原装变频器ACS 2000常见故障与方法测试