电铲ACS800变频器常见故障分析

摘要：由于ACS800系列DTC控制变频器的优异性能，与西门子6SE120系列变频器一同被选用于WK系列电铲。本文介绍了ACS800系列DTC控制变频器在WK系列电铲中常见的故障，并详细介绍了检查及维修方法，希望能对相关维护及维修人员的工作有所帮助。

使用DTC(直接转矩控制)技术进行变频调速的ACS800系列变频器近年来在世界范围内被越来越多的用户选择与肯定，这种有别于矢量控制的全新控制技术在快速响应以及控制精度上处于领先地位。

WK系列电铲采用ACS800变频器进行调速控制，是DTC控制技术全球首次进入重装备行业，弥补了相应的市场空白。鉴于这种控制技术在重装备行业的使用中尚无先例，其变频器产生的故障往往会对电铲用户及维护人员产生困扰，针对此下面就WK系列电铲使用ACS800系列变频器的常见故障进行描述分析。

1 常见故障分析

1.1 2330-接地故障或模块电流不平衡

接地电网中的接地故障，内部电流互感器的电流和过大。

此故障虽然报警时显现于ISU整流单元的面板上，但接地故障的原因却不局限于整流单元。LCL滤波器、整流器、直流回路、逆变器、电机电缆或电机出现接地故障，或并联的逆变模块电流不平衡都有可能会报2330 EARTH FAULT。

处理接地故障时不能只着眼于整流单元要全盘考虑。例如：在某矿报接地故障时故障就发生于制动单元的电阻电缆，在长时间使用后制动单元的电缆表皮磨损接地。某矿电机编码器的屏蔽层与电机电缆接头相接，导致接地故障。整个电铲都是一个系统，遇到接地故障时一定要全面考虑，不光是变频器内部，还有可能是其他机构接地导致。例如：在某矿报接地故障时故障发生原因为逆变机构电机的速度编码器屏蔽层未能固定可靠与电机三相电源接触，因屏蔽层双端接地导致变频柜接地继电器报接地故障。

1.2 3210-直流母线电压过高

遇见此故障需检查外部供电电压是否正常，检查逆变器相关参数(如：加减速时间等)是否在合理范围内，检查制动单元和制动电阻是否正常。

1.3 CHARGING FLT-直流母线欠压

由于电源缺相，熔断器烧断或整流器内部故障，导致中间直流母线欠压。

首先检查供电电源是否有故障或是熔断器、断路器有故障。其次检查电源电压，一般矿上的供电网络都不太稳定，由于电网挂载设备较多，电压突然拉低的状况时有发生。建议将变压器二次侧输出电压调整至略高于690 V的档位。然后检查欠压限幅值是否太小(30.12)。

对于使用二极管整流(无电网回馈、非四象限)的电铲还需要检查逆变器的相关设定参数是否正常。使用IGBT的ISU整流单元为四象限整流可回馈性整流单元，直流母线电压由参数设定基本保持稳定。

1.4 2310-输出电流超过限幅值

报2310故障，首先查看负载状况，是否超出设计范围。其次检查逆变器加速时间，是否设定的时间过短。再次检查电机和电机电缆，是否有接地或短路故障，相序是否正确等等，还有集电环等相关位置是否接地。最后检查电机速度编码器及其接线，是否有干扰或破损。

某矿曾报2310故障，检查发现集电环刷架偏移，导致电机电缆接地。

1.5 7301-电机编码器故障

脉冲编码器和脉冲编码器接口模块之间的通讯，或模块和传动单元之间的通讯出现故障。

可能的原因有很多，如：电缆松动、短路或破损、通信超时、脉冲编码器模块不完整或是内部计算速度与实际测量速度相差太大等等。所以检查时要注意光纤和编码器电缆是否正常，检查是否有较强的干扰源，检查编码器接线，是否A、B通道接反了，检查编码器脉冲数是否设置正确等等。

某矿曾出现编码器电源线破损后短路报故障7301，将电缆破损处理后恢复正常。在实际使用时发现ACS800系列变频器的电机编码器回路比较容易受到干扰，所以屏蔽层必须可靠接地且在安装时尽量远离各类干扰源。

1.6 7121-电机堵转故障

7121 MOTOR STALL故障原因可能是过载或是电机功率不足。堵转时间设置太短，电机抱闸未能完全打开以及编码器松动或脱落等等。

出现故障后应先检查负载是否超出设计范围，检查堵转时间设定是否在合理范围，检查电机抱闸是否完全打开以及检查编码器的状况是否良好。

检查编码器时可以先将控制方式设定为开环，如果系统正常则可以判定编码器回路有问题。如改为开环后系统仍然有问题，则可以判定不是编码器回路的故障。

在实际使用时一定要注意矿方提供的采掘面的松软程度，在国外某矿因为天气极度严寒且不使用炸药松动，采掘面极其坚硬导致电铲无法正常工作。现场采掘面是否过于坚硬可以观察电铲逆变器电流是否达到上限，若电流频繁冲击上限建议更换作业面。

1.7 4310-过温故障

4310 MOTOR TEMP故障原因可能是过载、电机功率不足或是冷却不充分导致。

一般来说先检查冷却风机的运行状况，鉴于电铲的实际运行温度较高且灰尘较大，模块风机的损坏率相对一般工厂环境要高许多，经常性出现风机损坏后逆变器报4310故障，更换后恢复正常。对于这种状况现场应加强防尘及清理工作，定时点检。

1.8 整流单元无法启动

关于整流单元无法启动其实原因有很多。处理方法为：先将变频柜启动方式改为本地启动(控制柜内部开关F81打至OFF挡)，再一次启动后如果能正常启动的话则说明外围(PLC控制部分及电路)有故障，需检查PLC程序内部相关变频器启动条件是否都达到了启动要求。若是本地启动也无法正常启动，则说明整流柜启动部分有故障存在，需处理。

若是变频器的问题导致无法启动，则首先应该检查柜门上的电气分断开关和电气停止开关是否处于断开状态或是辅助触点损坏。其次检查安全继电器是否正常。某矿曾经出现过安全继电器损坏的先例。鉴于安全继电器有一定的保护作用，所以建议损坏时及时更换再使用。但若是紧急状况下，可以使用普通继电器或是接触器短时间替换使用。再次检查柜内元件是否正常，例如风机开关、热继电器保护、预充电电阻等等是否正常，因为相应元件的辅助触点都串在了启动回路里。最后检查主接触器的好坏。某矿曾出现过主接触器的线圈无法正常吸合。

1.9 整流单元无法关停

出现此故障的话检查主接触器的分离线圈，某矿曾出现过分离线圈损坏的先例。

2 总结

本文列举的故障虽然是WK系列电铲的常见故障，但也可用于其他系统的维修与维护工作。这些故障是我在工作中遇到的常见故障，还有许多其他故障就不一一列举了。望广大电铲用户和维修人员能够从中借鉴，找到检查故障原因的方法和思路。由于水平有限，文中的不足和错误请给予批评与谅解。