關(guān)于電梯變頻器的維修與測試

一、關(guān)于驅(qū)動的類別

變頻器在工控維修行業(yè)中，是繞不開的入門級設(shè)備，變頻器的主要作用就是驅(qū)動電機，把小信號轉(zhuǎn)換為受控的交變電流電壓。在實際維修中，驅(qū)動控制設(shè)備也是最容易損壞的。

驅(qū)動的種類很多，其中變頻器最具代表性的。乍一看，交流控制產(chǎn)品已經(jīng)成為市場主流。但直流控制產(chǎn)品，事實上也并沒有退出歷史舞臺，以abb公司的dcs直流調(diào)速器系列，西門子的6ra直流調(diào)速器系列為例，直流調(diào)速器的更新?lián)Q代，幾乎和變頻器是同步的。直流調(diào)速適用于大功率，低速高扭的應(yīng)用場合，雖然馬達昂貴，維護也麻煩些，但其功率可觀??！輕而易舉就可以做到兆瓦級別，而且控制精確度依然非常的理想。高端直流調(diào)速器技術(shù)，歐美最具代表性，這點連日本都不行。國內(nèi)有生產(chǎn)，不是仿制品就是山寨貨，沒有叫得響的獨立品牌，最具代表的如etd（易泰帝），其實血統(tǒng)還是泊來的，但已經(jīng)好歹將復(fù)雜的操控界面中文化了，這點還是要點贊的。

交流近年進步最快的就是永磁同步驅(qū)動，但這玩意兒，對付一些大功率設(shè)備就要局限了，成本同樣不低。然后就是伺服驅(qū)動，在所有的驅(qū)動器類別中，伺服的技術(shù)含量最高，具備三環(huán)反饋，對配套馬達有嚴格的定義和要求。歐美的驅(qū)動，伺服，運動控制器，硬件設(shè)計上大抵是通用的，應(yīng)用靈活，性能穩(wěn)定。不同的控制場景，生產(chǎn)商都有自己核心的解決方案：刷伺服固件就是伺服控制器；刷變頻器程序就是一臺高性能的變頻器。日本人對伺服的研究也很深入，產(chǎn)品各項指標不比歐美貨遜色，但日本的伺服器和伺服馬達配套太嚴謹，代換性較差。

伺服產(chǎn)品市場巨大，國內(nèi)也有生產(chǎn)廠商，但產(chǎn)品的綜合實力還在追趕階段。

二、電梯驅(qū)動變頻器

奧的斯電梯變頻器測試

有了以上各種類型的鋪墊，電梯變頻器就隆重出場了。電梯屬于特種設(shè)備，和生命安全掛鉤，電梯變頻器的技術(shù)，介于變頻器和伺服之間。但可以負責(zé)任的說一句，會修變頻器的技術(shù)人員，不一定就會修電梯變頻器。

先分析一下電梯變頻器：電梯變頻器的原理和變頻器是完全一樣，不同的是控制方式：

（1）矢量控制方式，矢量控制在今天好像是爛大街的技術(shù)，那只是應(yīng)用場景多了，市場也成熟了起來而已。這個術(shù)語翻譯起來也不是一句兩句解釋得清楚的，大體可以這樣比喻：矢量控制就是：只要變頻器啟動，就可以得到恒定的轉(zhuǎn)矩。

（2）閉環(huán)，其實電梯變頻器的閉環(huán)控制，精確度要求倒不是很高，編碼器也就是增量編碼器。但很多的維修難點就出現(xiàn)在這個編碼器和控制器之間。比如反饋信號問題，報過流故障，電流傳感器問題，也是過流故障，驅(qū)動、模塊問題，同樣是過流故障……

（3）制動，電梯變頻器屬于起重控制設(shè)備，起重嘛，上行的時候狂出力，下行的時候狂發(fā)電，這就多出一個剎車制動單元來。這個單元當(dāng)然也可以外設(shè)，但經(jīng)過現(xiàn)場測試，外設(shè)的制動，反應(yīng)和效果還是要稍微差一點。制動電阻開路或模塊短路都會報警。

（4）輔助功能，除了現(xiàn)在一體化電梯變頻器，好多分體式變頻器都采用段速控制的，段速控制原理簡單，就是電梯運行時：爬行，中速，高速對應(yīng)變頻器不同的端子點而已。除了段速控制還有外部故障控制，馬達抱閘釋放，故障檢出等一系列安全輸入輸出功能。

電梯變頻器屬于起重設(shè)備，采用了閉環(huán)控制，提高了執(zhí)行過程的精確度，更好的保證了轉(zhuǎn)矩的輸出，保證了對舒適性的硬件要求。不過舒適性主要集中在程序調(diào)試方面，和硬件關(guān)系不是太大。由于采用了閉環(huán)控制，很多故障和外部互動性強，在維修判斷上，要注意多觀察一些細節(jié)。

維修過程中，關(guān)于參數(shù)，在沒有備份的前提下，能不修改就盡量不要去修改，以免硬件修復(fù)了，軟件卻無法匹配上系統(tǒng)，導(dǎo)致無法運行。

三、電梯變頻器的維修實例

以前的電梯，匹配的都是進口變頻器。變頻器只是電梯的一個核心設(shè)備，品牌不一定一樣。打個比方，日立的電梯不一定就配日立的變頻器，富士的電梯也不一定就是富士變頻器。電梯是一個系統(tǒng)設(shè)備，品牌很多，有些品牌我自己也沒見過。但驅(qū)動器這東西，作用大同小異，萬變不離其宗。十幾年的維修生涯中，接觸較多的品牌有：MICOVERT米高、keb科比、HITACHI日立、FUJI富士、YASKAWA安川等等，后來國產(chǎn)入局，才有了驅(qū)動控制一體機，接觸如MONARCH默納克，MODROL蒙德，YOLICO優(yōu)利康等等。

下面說一些常見品牌的維修案例：

（1）FUJI富士

日本企業(yè)在國內(nèi)已經(jīng)深耕多年，三菱，日立，富士電梯早已三足鼎立。我公司附近就是日立的工業(yè)園，主要就是生產(chǎn)電梯。這里單說富士電梯變頻器。富士最早的電梯變頻器應(yīng)用，可以追溯到vg3的年代。Vg3變頻器是富士最早帶矢量控制的變頻器，控制板+電源+驅(qū)動在一張pcb板上完成。就是現(xiàn)在，市場上還有vg3系列的產(chǎn)品在服役，時間應(yīng)該有20年以上了，可見其產(chǎn)品性能的可靠。往后的換代產(chǎn)品就是vg5系列，vg7系列……

一臺富士vg3電梯變頻器，啟動報警oc過流故障。我說過，電梯變頻器過流和外部相關(guān)，在指導(dǎo)用戶排除，馬達，抱閘，編碼器都沒有問題，客戶發(fā)過來維修。以前的產(chǎn)品，板大，關(guān)鍵元件采用分立件。首先懷疑驅(qū)動有問題，富士變頻器電源采用高頻開關(guān)電源，濾波電容用得很小，實際檢測從cpu輸出到驅(qū)動的信號，6個橋臂全都正常。第二步是檢測編碼器脈沖反饋電路，就發(fā)現(xiàn)了問題，原來編碼器a相反饋光耦有一個觸發(fā)不良了。更換元件后，先加負載模擬試機，輸出正常。修改參數(shù)，然后帶馬達運行，檢測電流電壓，輸出已經(jīng)正常。

題外話：日本早期的驅(qū)動設(shè)備，用料十足，穩(wěn)定性那是沒得說的，更絕的是，程序應(yīng)用非常適合于我們亞洲人的思維，好上手也好維修。但后來的產(chǎn)品雖然也玩起了心眼，穩(wěn)定性大打折扣，維修成本高，代換反而容易。但技術(shù)就是這樣被時代推著走的，無可厚非。

（2）Keb科比

科比是德國產(chǎn)品，電梯產(chǎn)品以前是f4系列，現(xiàn)在最多的是f5系列。科比的硬件設(shè)計堪稱一絕。關(guān)鍵部件用自己研發(fā)的陶瓷厚膜，即使節(jié)省內(nèi)部空間，也增加了產(chǎn)品的穩(wěn)定性。keb的硬件講究夠用，而且恰到好處，不像西門子施耐德的東西，想得多做得也復(fù)雜，到頭來性能也沒見提高多少?。ㄍ虏郏??？票认矚g隱藏自己的參數(shù)，明明幾千條參數(shù)，一般和用戶見面的，就幾十條，且背后的邏輯關(guān)聯(lián)太復(fù)雜，一臺機幾套應(yīng)用程序備裝，應(yīng)用困難。

實例：客戶送來一臺f4 22kw電梯變頻器，來的時候電源燒了，整機無顯示。22kw的f4有兩個電源，一個高壓一個低壓。奇葩的是震蕩厚膜，用了個555時基芯片，但已經(jīng)炸了。時基芯片看起來簡單，但集成在厚膜上，買不到啊，要命的是電阻阻值都是印制上去的，根本推算不出這個震蕩頻率是多少。考慮再三，決定用拆機下來的3844電路板代換，反正次級加在24v電源上取樣就是，這樣就不用去推敲這個古怪的電源震蕩頻率。電源維修方案好了，又有配件，一次成功。但，電梯變頻器是閉環(huán)控制的，怎樣試機？科比我玩得多，有調(diào)試軟件，我一般是先把程序用軟件備份下來，修復(fù)的時候如果需要帶馬達確定，就換一個控制模式開環(huán)試機，試好后裝載原來參數(shù)，然后用模擬測試儀測試一下（主要是編碼器反饋）。

科比的變頻器，如果參數(shù)沒有條件備份，建議還是不要改參數(shù)試電機了。只要改了控制模式，改回去用戶基本宣告用不了，客戶用不了你怎么叫他付錢？

（3）MICOVERT米高

說真的，修過很多米高的電梯變頻器，我一直搞不懂米高這個品牌是那個國家的，貌似和默勒有點關(guān)系，但現(xiàn)在已經(jīng)在國內(nèi)生產(chǎn)。目前市面上就兩款產(chǎn)品：MICOVERT340，MICOVERT2003！在現(xiàn)代這個開關(guān)電源如此成熟的今天，米高變頻器依然堅持用自耦變壓器降壓供電，使整張控制板顯得相當(dāng)?shù)谋恐?。米高這個機子，可以說主要針對電梯驅(qū)動而設(shè)計的，目前為止，我也沒見過米高的驅(qū)動產(chǎn)品匹配在那種工業(yè)機械上。電梯變頻器追求穩(wěn)定，功能越簡潔越好，米高電梯變頻器的用戶界面也不復(fù)雜。修米高電梯變頻器，要說麻煩還是有的，就是那個帶封裝的驅(qū)動模塊，上下橋一個組合，一臺變頻器三個驅(qū)動模塊。那東西真出了問題，就只能更換。

維修實例：用戶修一臺340電梯變頻器，本來工作正常，停機檢修后，就一直報過壓。電梯變頻器的過壓，要細分：啟動就報過壓；上行中報過壓；還是下行過程中報過壓?。抗收宵c是不一樣的。如果是停止或者啟動中報過壓故障，故障點一般在母線檢測電路，或者蓄能電容，容量下降。如果是下行中報警過壓，故障點一般出在制動電路，因為電梯變頻器下行過程中，變頻器并沒有真正輸出功率，此時的馬達等同于發(fā)電機原理，經(jīng)IGBT模塊反向充電，這時，會導(dǎo)致母線電壓直線升高。

這臺變頻器靜態(tài)的時候，母線電壓正常。于是便斷開取樣點，從外部加入一個模擬直流電壓，進行調(diào)節(jié)，觀察面板顯示，變化幅度正常，由此我確定檢測電路是好的。繼續(xù)檢測制動電路：模塊沒燒，讓客戶測了外接電阻，也沒有短路，維修一時找不到故障點。然后反復(fù)分析對比，發(fā)現(xiàn)制動動作時，和程序檢出顯示偏差較大，且不規(guī)律。正常電梯變頻器設(shè)定780-800v的母線電壓，為制動動作臨界點。也就是說，只要母線電壓高于800v，制動模塊就開始導(dǎo)通放電。經(jīng)桌面測試，發(fā)現(xiàn)有時母線還在700v的時候，制動模塊就已經(jīng)動作了，有的時候，母線電壓都過了800v，但制動單元才開始動作。

沿這條線索反向推理，最后發(fā)現(xiàn)是一個供電的濾波電容容量下降了，更換后故障排除。

為什么以前工作正常，檢修后故障就出現(xiàn)了？電容容量下降，有個遞減的過程，熱機時，容量不到臨界點是不會出現(xiàn)的，但一旦停機后正常冷卻，再上電，故障點就直接暴露出來了。這樣的案例很多，如keb變頻器的電源，一直工作一直正常，但一旦檢修，第一次上電可以，但連續(xù)開關(guān)上電，電源就不起振了，原理也是一樣的。

（4）MODROL蒙德

蒙德是國產(chǎn)電梯變頻器，貨梯上用得較多，比如廣州珠江富士電梯的驅(qū)動變頻器，就是蒙德產(chǎn)品。蒙德這個品牌，在國內(nèi)名氣不大，但其悄咪咪已經(jīng)滲透到了一些行業(yè)設(shè)備，如起重，機床，注塑這些行業(yè)。就行業(yè)定位來說，蒙德的定位還是比較專一的，產(chǎn)品在國產(chǎn)品牌當(dāng)中算優(yōu)秀的了。但蒙德的產(chǎn)品貴，不便宜，論市場占有率，估計沒有江蘇默納克。

實例：一臺蒙德ism-gl3的電梯變頻器，無顯示，別人修過。搞設(shè)備維修的，最怕別人修過的機子，這無關(guān)同行的技術(shù)如何，主要是每個人分析電路的思路不一樣：有的上來就動烙鐵，有的喜歡用代換法……這臺變頻器據(jù)說是模塊炸，同行換了模塊，但裝機后，電梯轎廂上行過程中，偶爾會報過流過載故障。兄弟單位懷疑編碼器有問題，現(xiàn)場更換后還是一樣。

我的分析是：電梯能啟動運行，而且故障多次是上行過程中出現(xiàn)，故障點應(yīng)該在電流檢測電路或者驅(qū)動電路，因為電梯工作時，上行時全功率運行，這時候電流反饋的相位差，幅度最大，反應(yīng)出來的現(xiàn)象是馬達聲音輕微不對，實測一相電流稍大。

帶測速的閉環(huán)控制變頻器，工作時電流的動態(tài)反饋，兩相的幅度大小必須一樣（相位不一樣）！因為這個檢測反饋幅度，會送到cpu處理器，與輸出相電流，作差分比較，倘若一相幅度偏小或者偏大，控制運算電路就認為，相關(guān)相位電流不夠，延遲驅(qū)動輸出脈寬，從而提高了輸出電流，導(dǎo)致馬達三相不平衡，引起過流過載故障。

確定了維修方向，先從簡單的做起：取下IGBT模塊，給霍爾電路做交流動態(tài)檢測，結(jié)果霍爾輸出完全正常。檢測驅(qū)動電路，示波器上場，觸發(fā)翻轉(zhuǎn)也正常。注意：可以觸發(fā)并不代表驅(qū)動電路就完全正常，還要檢測觸發(fā)電源，將示波器延時調(diào)短至us級，測濾波供電，結(jié)果發(fā)現(xiàn)w相紋波較重，實測電容容量，已經(jīng)下降了一半以上，更換電容?，F(xiàn)場試機，過載問題徹底解決。

電容紋波這個問題，不管是進口品牌還是國產(chǎn)品牌，都會出現(xiàn)，在電子元件中，電容的質(zhì)量最難把握，且受環(huán)境影響因數(shù)也最大。但有的品牌電容，如愛普科斯EPCOS，質(zhì)量的確點贊。維修工控產(chǎn)品，最好不要用民用級別的元件，代換工業(yè)級別的元件。進口的電容，目測就是個頭大，容量小；國產(chǎn)的恰好相反，就是個頭小，容量大。但別以為國產(chǎn)的技術(shù)更先進，在皮實耐用上，進口甩國產(chǎn)產(chǎn)品老遠。比如lenze伺服器上用的電容，漏液都比較明顯了，設(shè)備照樣能堅持一年半載。國產(chǎn)的如臺安，海利普，有的電容也不見蛻皮啊，但故障大多和電容有關(guān)。

四、怎樣測試電梯變頻器？

（1）改參數(shù)，匹配自己的馬達試機

電梯變頻器維修模擬試機中

電梯變頻器維修，除了一些經(jīng)驗，原理分析，需結(jié)合實際應(yīng)用場景，推導(dǎo)故障原因，最主要的困難還是不好試機！vf控制稱開放式控制，自適應(yīng)相當(dāng)強，15kw的電機你用22kw的變頻器試機，沒有問題，你用11kw的試機，也可以運轉(zhuǎn)起來。但閉環(huán)矢量控制就不行，閉環(huán)矢量是建立在一套函數(shù)算法公式上的，對匹配的馬達要求很高，什么電阻，電感，電動勢都有固定的算法。你馬達容量大了，不行；小了，也不行！電梯變頻器雖然只在外邊裝了一個增量編碼器，沒有定位定點的要求，可是對馬達的參數(shù)，是有嚴格要求的。

這就是為什么我們用普通電機，啟動要么過流要么過載的原因：因為維修機都是記憶了匹配馬達的參數(shù)的，你如果精確知道自己電機參數(shù)，只要在驅(qū)動器容差范圍之內(nèi)，輸入到維修的變頻器中，當(dāng)然也能運行。但有的時候我們又必須試機，否則連自己也不敢確定好壞。

這個時候建議先備份原機參數(shù)。方法有兩種：

一是找到變頻器控制板上的eerom存儲器，用編程器，把里面的數(shù)據(jù)讀出來備份（這種方法不管用戶有沒有設(shè)定密碼，都能備份）；

二是用調(diào)試軟件將數(shù)據(jù)直接傳送到電腦上保存起來。第一種方法比較麻煩，也有風(fēng)險（讀取過程中掉數(shù)據(jù)）；第二種方法，雖然簡便，但好多維修人員都沒有相關(guān)的軟件（或軟件數(shù)據(jù)線）。

做完備份，你就可以隨便玩了！如果只為了測試輸出通路，輸出電流這些的話，您只要改變控制方式，（比如科比，你只要把ud2=1）修改一下馬達參數(shù)，應(yīng)該就可以運行起來了。反正目的只有一個，就是讓電機轉(zhuǎn)動起來。完事了記得把參數(shù)復(fù)原回去就是了。這樣經(jīng)過自己的確認，修好了幾乎就修好了，再有問題，就要考慮外部原因了。

（2）用模擬測試儀進行輸出測試

電梯變頻器維修模擬測試儀

模擬測試，在維修高手之間早就在流傳，但把模擬測試做成一個可以兼容的維修測試設(shè)備，我是第一個。

什么是模擬測試呢？

就是讓被測試的設(shè)備運行起來，可以加速，驅(qū)動輸出，模塊控制，端子控制，編碼器反饋，都處在真實的工作狀態(tài)中。模擬測試儀也可以帶到現(xiàn)場，讓驅(qū)動器運行起來，直觀的判斷現(xiàn)場的編碼器，輸出缺相等問題。

模擬測試儀這東東，兼容了上位機和測速反饋的功能，我還是挺喜歡的，有了它，不但可以測試電梯變頻器，也可以測試注塑機驅(qū)動器。但這東西畢竟只是模擬，無法帶馬達運行，對變頻器運行中出現(xiàn)過流故障，是沒辦法檢測的（模擬測試只是帶燈泡運行，無法模擬出實際電流）。好處是，不用修改任何參數(shù)，直接就可以啟動運行起來！也不用擔(dān)心修改參數(shù)后無法復(fù)原，相同的系列產(chǎn)品，一條線控制線+一條反饋線，直接搞定。不同的品牌，加轉(zhuǎn)接線，也可以啟動運行。當(dāng)然，模擬測試只是一種工具，目的無非是提高維修件的成功率，真正遇到電流檢測電路有問題的，還得做動態(tài)檢測才行！根據(jù)自己的經(jīng)驗，過得了模擬測試的，修復(fù)成功率達90%+應(yīng)該沒有問題。

五、結(jié)尾

關(guān)于電梯這個行業(yè)設(shè)備，已經(jīng)和我們的生活息息相關(guān)了，也有一部分同胞在這個行業(yè)從業(yè)。以上所列舉實例，只是針對電梯這個系統(tǒng)的核心設(shè)備——變頻器的維修經(jīng)驗和看法，不完整，也不全面，供業(yè)內(nèi)人士參考。

原文標題：電梯變頻器的維修與測試

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