艾默生变频器维修的主要故障及处理方法

时间：2018-10-06

艾默生变频器的主要故障及处理方法

(1)故障P.OFF

变频器上电显示P.OFF延时1~2s后显示0，表示变频器处于待机状态。在应用中若出现变频器上电后一直显示P.OFF而不跳0现象，主要原因有输入电压过低、输入电源缺相及变频器电压检测电路故障，处理时应先测量电源三相输入电压，R、S、T端子正常电压为三相380V，如果输入电压低于320V或输入电源缺相，则应排除外部电源故障。

如果输入电源正常可判断为变频器内部电压检测电路或缺相保护故障，对于G1/P1系列90kW及以上机型变频器，故障原因主要为内部缺相检测电路异常，缺相检测电路由两个单相380V/18.5V变压器及整流电路构成，故障原因大多为检测变压器故障，处理时可测量变压器的输出电压是否正常。

(2)故障ER08

变频器出现ER08故障代码表示变频器处于欠压故障状态。主要原因有输入电源过低或缺相、变频器内部电压检测电路异常、变频器主电路异常。通用变频器电压输入范围在320V~460V，在实际应用中变频器满载运行时,当输入电压低于340V时可能会出现欠压保护，这时应提高电网输入电压或变频器降额使用;若输入电压正常,变频器在运行中出现ER08故障，则可判断为变频器内部故障。当主回路中KS接触器跳开，使限流电阻在变频器运行时串联到主回路中，这时若变频器带负载运行便会出现ER08故障，这时可排除是否为接触器损坏或接触器控制电路异常;若变频器主回路正常，出现ER08报警的原因大多为电压检测电路故障，一般变频器的电压检测电路为开关电源的一组输出，经过取样、比较电路后给CPU处理器，当**过设定值时，CPU根据比较信号输出故障封锁信号，封锁IGBT，同时显示故障代码。

(3)故障ER02/ER05

故障代码ER02/ER05表示变频器在减速中出现过流或过压故障，主要原因为减速时间过短、负载回馈能量过大未能及时被释放。若电机驱动惯性较大的负载时，当变频器频率(即电机的同步转速)下降时电机的实际转速可能大于同步转速，这时电机处于发电状态，此部分能量将通过变频器的逆变电路返回到直流回路，从而使变频器出现过压或过流保护。现场处理时在不影响生产工艺的情况下可延长变频器的减速时间，若负载惯性较大，又要求在一定时间内停机时，则要加装外部制动电阻和制动单元，G2/P2系列变频器22kW以下的机型均内置制动单元,只需加外部制动电阻即可，电阻选配可根据产品说明中标准选用，对于功率22kW以上的机型则要求外加制动单元和制动电阻。

ER02/ER05故障一般只在变频器减速停机过程中才会出现，如果变频器在其它运行状态下出现该故障，则可能是变频器内部的开关电源部分，如电压检测电路或电流检测电路异常而引起的。

(4)故障ER17

代码ER17表示电流检测故障，通用变频器电流检测一般采用电流传感器，通过检测变频器两相输出电流来实现变频器运行电流的检测、显示及保护功能，输出电流经电流智能传感器输出线性电压信号，经放大比较电路输送给CPU处理器，CPU处理器根据不同信号判断变频器是否处于过电流状态，如果输出电流**过保护值，则故障封锁保护电路动作，封锁IGBT脉冲信号，实现保护功能。

变频器出现ER17故障主要原因为电流传感器故障或电流检测放大比较电路异常，前者可通过更换传感器解决，后者大多为相关电流检测IC电路或IC芯片工作电源异常，可通过更换相关IC或维修相关电源解决。

(5)故障ER15

代码ER15表示逆变模块IPM、IGBT故障，主要原因为输出对地短路、变频器至电机的电缆线过长(**过50m)、逆变模块或其保护电路故障。现场处理时先拆去电机线,测量变频器逆变模块，观察输出是否存在短路，同时检查电机是否对地短路及电机线是否**过允许范围，如上述均正常，则可能为变频器内部IGBT模块驱动或保护电路异常。一般IGBT过流保护是通过检测IGBT导通时的管压降动作的。

当IGBT正常导通时其饱和压降很低，当IGBT过流时管压降VCE会随着短路电流的增加而增大，增大到一定值时,检测二极管DB将反向导通，此时反向电流信号经IGBT驱动保护电路送给CPU处理器，CPU封锁IGBT输出,以达到保护作用。如果检测二极管DB损坏，则变频器会出现ER15故障，现场处理时可更换检测二极管以排除故障。

(6)故障ER11

ER11故障表示变频器过热，可能的原因主要有:风道阻塞、环境温度过高、散热风扇损坏不转及温度检测电路异常。现场处理时先判断变频器是否确实存在温度过高情况，如果温度过高可先按以上原因排除故障;若变频器温度正常情况下出现ER11报警，则故障原因为温度检测电路故障。康沃22kW以下机型采用的七单元逆变模块，内部集成有温度元件，如果模块内此部分电路故障也会出现ER11报警，另一方面当温度检测运算电路异常时也会出现同样故障现象。

随着计算机技术，电力电子技术和控制技术的飞速发展，变频器在工业中具有提高工艺质量和生产效率的重要作用。EV3000变频器是艾默生公司生产的高品质、多功能、低噪音的矢量控制通用变频器。通过对电机磁通电流和转矩电流的解耦控制，实现转矩的快速响应和准确控制，能以高控制精度进行宽范围的调速运行。变频调速电动机与变频器构成的调速系统与其他调速方式相比，*主要的特点是具有高效率的驱动性能，良好的控制特性，节能效果明显、调速性能好、调速比宽、快速响应性优良、应用范围广、性价比高等优点，是目前交流调速方案中*进的系统之一。

本文从计算机对变频器进行监测和控制的角度，以目前应用较多的艾默生变频器为控制对象，介绍变频器的计算机监控系统的硬件构成、软件设计、以及通讯原理和通讯命令。该系统已在实际项目中经现场测试验证。

1 监控系统硬件结构

监控系统硬件总体结构设计中，上位机作为主控单元，为了使计算机与变频器之间能够通信，应在两者之间安装一个转换接口，这样计算机通过RS232／RS485转换接口连接到EV3000变频器，通过变频器驱动控制变频电机，变频电机驱动转台旋转。编码器把电机转动信息反馈至变频器，从而实现上位机发送通信命令控制变频器，变频器响应命令驱动电机使转台动作，编码器把反馈信息回传给变频器，完成控制流程。监控系统的硬件结构如图1所示。

根据实际工作环境，该系统中上位PC机选择研华工控机，采用EV3000变频器作为监控系统核心控制器件，使用变频器可加强系统的保护功能，实现过压、过流、欠压、断路及短路等保护功能；实现了无级调速，调速范围宽，特性曲线好，控制精度高，节能效果好；变频电机采用嘉兴巨能电机厂生产的YVP系列变频调速三相异步电动机，该电动机调速范围宽、振动小、噪声低、能与各种SPWM变频装置相配套。构成交流变频无级调速系统。

2 监控系统通信方式

为了实现PC机与变频器之间的通讯，首先要了解它们之间的通信协议。计算机与变频器之间采用十六进制数，数据在计算机与变频器之间自动使用ASCII码传输。PC机后台为主机，变频器为从机。采用主机“轮询”，从机“应答”的通信方式。

数据帧结构为：帧头、用户数据、帧尾。帧头：包括起始字节、从机地址；帧尾：校验数据(异或校验)；用户数据：包括参数数据和过程数据；参数数据：包括功能码操作命令，响应、功能码号、功能码设定／实际值，在短帧中没有参数数据；过程数据：包括主机控制命令／从机状态响应、主机运行主设定／从机运行实际值。

EV3000可以通过长短帧进行通信。短帧用于独立传送自动控制系统所需的控制字和状态字；长帧既包括控制字和状态字又含有涉及操作控制、观测、维护以及诊断等的内容(所具有的内容受变频器自身功能的限制)。本文以长帧为例进行说明。从计算机(控制器)到变频器的通信发送帧格式如图2所示。从变频器到计算机(控制器)的通信接收帧格式如图3所示。

EV3000的参数定标说明如下：

1)频率的定标为1：100。欲使变频器以50 Hz运转，则主设定应为1388H(5 000)。

2)时间的定标为1：10。欲使变频器加速时间为30 s，则功能码设定应为012CH(300)。

3)电流的定标为1：10。若变频器反馈电流为012CH，则该变频器当前电流为30 A。

3 监控系统软件设计

软件设计基于Windows平台的可视化集成开发工具Delohi软件，利用Delphi的第三方提供的Spcomm控件，可简单便捷地实现应用程序的串行通信。Spcomm主要属性方法包括：1)CommName：设置串口；2)BaudRate：设置波特率；3)Paritv：奇偶校验位；4)ByteSize：设定的字节长度；5)StopBits：停止位；6)Startcomm方法，用于打开串口；7)StopComm方法用于关闭串口；8)WriteCommData方法用于将一个字符串发送到写进程。监控界面如图4所示。

监控程序界面主要用于用户和变频调速系统之间交互。通过此界面，用户一方面可以方便地控制电机动作，另一方面，也可实时监控变频调速器的一些比较重要的参数，如电流、频率、电机的转矩及转速等，观察其运行状况是否正常。在计算机通信前必须对串口进行初始化，而且参数要与变频器参数相同，否则不能通信。变频器通信程序流程如图5所示。

在实际应用中，通过计算机控制软件设定相应频率使转台在匹配的加速度下运行。表1中列出变频器频率f，转台法向加速度G，转台角速度ω，转台转速N之间的对应关系。

图6是变频电机驱动转台按表1中3种频率变换动作，逐级递升使转台法向加速度在40，60，80 g下转动。通过分析实验数据可知，上位机监控软件能够稳定、准确的控制变频电机动作，完成操作流程。

4 结束语

实验证明基于艾默生EV3000变频调速监控系统成功实现了对电机的正常驱动和运行状态监控，简化了控制逻辑系统，操作简单方便。通过上位机对电机的实时监控，大大提高了电机的运转稳定性，从而实现电机的稳定安全运行。

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