如何判断特殊故障？

维修中会碰到一些异常现象，有的似故障而非故障，有的似非故障而实为故障。其故障成因，教科书中很难查到它们，由于变频器电路构成的特点和现象的特殊性，对一些老师傅也属于“新领域”，咨询老师傅也说不出所以然。在长期的维修工作中，有一天你会遭遇它们。下面将笔者的“遭遇”与读者其享。

一台75kW微能WIN—G9型变频器试运行中的奇怪现象——空载电流竟大于额定电流，变频器究竟是好的还是坏的，该台维修后的变频器能投入运行吗？

起因：一水泥厂用户送修一台75kW微能WIN—G9变频器，故障原因是运行中变频器机壳内突然跳火冒烟，变频器停机。经检查，该机器的电源输入电路为三相半控桥，利用其可控整流原理，对直流主回路储能电容进行“软充电”，省去了小功率变频器常用的充电接触器。实际上半控桥在这里相当于无触点软充电开关。检查发现，其中一只晶闸管模块的端子有明显电弧闪络烧灼的迹象，但测量并不短路。在拆卸中发现很轻易便将固定螺母卸下，闪络原因似乎是连接螺钉过松，引起接触不良所致。该模块为一只二极管和一只单向晶闸管的组合体。进而检查控制板和逆变主回路，无异常。将该模块拆除后，余二相半控桥作为电源输入，上电后，带一只2.2kW小功率三相电动机试运行，感觉没有什么问题，换用了一只同型号新模块后，便到现场进行安装了。

慎重起见，先将运行频率调至5Hz，变频器负载为一台风机，先将电动机的轴连接器脱开，使电动机空载运行。这一试运行，吓了一跳！频率在5Hz以下时，空载运行电流为45A，虽感觉稍大，但考虑为可能为电动机绕组进行过修复或变频器的参数如起动曲线或转矩补偿等进行过调整等原因所造成，未加理会。当升速到10Hz时，变频器面板显示电流和用钳形表测量输出电流，均达到了100A！且输出电流的摆动幅度极大，很不稳定。但测三相输出电压，为70V左右，平衡而稳定。将电动机连接线脱开后，上电测变频器输出参数，输出频率10Hz时，输出电压为70V，20Hz时为150V，35Hz时为250V，以后随运行频率上升，到50Hz时，达到400V。在此过程中，测量三相输出电压的平衡度很好。变频器输出的U/F曲线符合二次方负载转矩特性，没有问题。输出电压平衡和稳定，而输出电流过大和电流剧烈波动，显然为负载异常所致。这是常规判断引出的结论。

与厂方的相关技术人员一块探讨，试图找出电动机方面和机械方面的原因来。比如电动机是否新修好，是否绕组绕制不良；轴承有无磨损，运行不稳；连接轴是否有松动及不同心现象；风叶有无变形等。恢复原工频起动柜的接线，工频起动电动机做对比，逐一排除了上述怀疑，且据现场观测，该电动机及连接负载状态优良，几乎听不到运行中的电气和机械噪声。工频全速运行下的空载电流仅不足35A，三相平衡，无波动！电动机及负载无问题，问题还在变频器。

那么变频器的故障部位在哪里呢？是电流检测不准吗，造成误输出吗？观察变频器的操作面板，显示的电流值与钳形电流表所测的接近，应该是没有问题的。还是CPU主板有问题，输出的驱动波形不对呀？没有道理呀。全数字电路呀，怎么会波形不对了呢？

还好，现场离此不远有另一台同型号同功率的变频器，带的负载也是一样的，这就好了。这给对比试验带来了极大的方便。将两台变频器的电流互感器互换，无效；将两机的CPU主板互换，无效。调出主回路直流电压显示，为550V，电压采样电路也无问题。对比机器在带载情况下，10Hz时运行电流为75A，到达35Hz以上时，运行电流才到达100A，比这台带空载电动机的电流还小呀。空载电流竟然远远大过了负载电流，变频器肯定是有问题。

在试机过程中，偶尔用电流钳形表测了一下该变频器的三相输出电流，更发现了一个不可思议的现象！该台变频器的输入、输出电流完全不成比例，有10倍以上的差距！

在输出40A电流时，输入电流为几个安培，几乎测不出来；在输出100A电流时，测输入电流仅为8A以下！不符合能量守恒定律了。100A输出电流从哪里变出来的？！仿佛一根不漏的水管，进了1m³水，而流出来10m³水，水管子里面不能变出水来呀。

我们都知道，在一般情况下，变频器的输入电流总是要小于输出电流的。其原因为直流回路的储能电容产生作用，仿佛在电动机端安装了一台无功功率补偿柜一样。在变频器空载或轻载时，由储能电容提供一部分电流给负载，使变频器从电网吸取的电流减小。而随着负荷的加大，其输入电流按比例增加，当投入额定负载后，变频器输入电流与输出电流应近于相等了。如输出40A时，输入才几个安培；输出100A时，输入电流已达70A；输出电流达140A时，输入电流也差不多到达此值了。正常情况下，输入、输出电流有差异，在输出电流幅度较小时，其差异较大，输出电流较大时，其差异较小。但如上述的极其悬殊的差异，还是第一次碰到。怀疑是不是测量仪表坏掉了。换了表，再测一遍，也还是同上结果。(www.xing528.com)

咨询厂家后，变频器厂家技术人员给予答复：该型号变频器为最早生产的变频器，存在空载电流稍大、电流波动的问题，但属正常现象不影响使用。带载后电流会稳定下来。最好接入一台同功率电动机试验一下，是不是电动机的问题，或负载的问题。如电动机及负载问题全都排除，只要变频器输出三相电压平衡，输出电流不超过变频器额定电流，可以空载或带载试机。至于输入、输出电流的比例问题，因负荷情况不一样，是很难有固定比例的。

想想也是，只要是输出三相电压平衡，只要是在不超过额定电流的情况下，可以带载试验的。许是带载以后，输出电流便不会有大的波动了，也许就正常了呀。

只好带载试验，出现奇迹（让人大跌眼镜）：10Hz运行时，在输出40A电流时，输入电流仅七、八安培。30Hz运行时，输出电流60A，输入电流25A；40Hz运行时，在输出100A电流时，输入电流70A。运行电流小了，波动小了，基本上是稳定的。三相电压和三相电流都是平衡和比较稳定的，问题莫名其妙地消失了。

联想起检修一个发电站零线电流大的问题，为电路中的谐波分量造成，是谐波电流。在空载或轻载运行时，该台变频器的输出电路中是否也存在着极大的谐波分量呢？这个谐波分量从何而来呢？测量得出的结果是不是真的呢？

分析原因为空载时输出电流中有较大谐波分量造成的。谐波电流大可能有以下两个原因：

1）该变频器输出PWM波不够理想，调制方式未达到最佳，即在软件控制思路上未达到优化（新型机器肯定已经改进了）。

2）当空载时，相当于电源容量与负载容量严重不匹配，电源容量远远大于变频器容量，这也是产生谐波电流的一大原因。而带载运行时，容量匹配情况好转，谐波分量倒被大大削减了。

此两种原因的合成，导致变频器的空载电流大过了带载电流。