變頻器逆變電路維修探討

謝昆航

摘要：目前，我國對拖動都采用了變頻器控制，變頻器控制在控制方便、調(diào)速范圍廣、節(jié)能降耗等方面優(yōu)勢突出，但是變頻器使用方法不正確或安裝環(huán)境不合理，很容易造成變頻器誤動作及發(fā)生故障，不僅無法滿足預期設計所要達到的運行效果，還會對周邊設備產(chǎn)生很大的影響。要預防變頻器對周邊電器的正常使用造成影響就必須對故障原因進行認真分析。下面就變頻器在安裝使用中應該注意的問題及變頻器本身在使用時對周圍設備的影響做一個概括性的論述。

關鍵詞：變頻器;逆變電路;維修

引言：

變頻器在實際工作使用的時候，由于使用方法不正確會產(chǎn)生各種問題。特別是變頻器對周邊設備和周邊設備對變頻器的影響，已經(jīng)嚴重影響了設備的正常運行，造成了很大的經(jīng)濟損失。查閱相關資料，結(jié)合實際經(jīng)驗，介紹了變頻器在使用中應該注意的事項和故障的防范措施，以及怎樣減少對周邊設備的干擾。

1變頻器構(gòu)造、基本原理以及應用注意事項

（1）變頻器基本構(gòu)造。主要有整流單元、濾波單元、逆變單元、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元、控制單元組成。變頻器沒有誕生以前利用直流電動機來調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速，而變頻器通過以上組成簡化了變頻機制并且縮小了設備體積，這樣使得整體具有集成效果，減少了維修幾率。

（2）變頻器基本原理。簡單來說，其就是通過各組件發(fā)揮作用，將工頻電流轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N頻率的交流電，這樣作用于電機使得其速度發(fā)生改變?；具^程是：第一，主電路被控制電路控制;第二，整流電路將交流電轉(zhuǎn)化為直流電，并將其輸入中間電路;第三，中間電路對直流電進行平滑濾波處理并將其輸入逆變電路;第三，在逆變電路作用下直流電再次轉(zhuǎn)化為交流電。一些更為復雜的變頻器還需要匹配專業(yè)CPU來計算具體的轉(zhuǎn)矩。

（3）變頻器應用注意事項。第一，要詳細了解負載功率，按照要求來選擇變頻器，避免功率不足導致變頻器發(fā)揮不了作用，若是功率過大又會造成電能浪費。第二，變頻器存在通用變頻器、風機以及泵類專用變頻器、主軸專用變頻器。需要根據(jù)具體用途選擇對應的變頻器。若是普通負載選擇通用型的變頻器即可。第三，電流要求。一般在變頻器產(chǎn)品銘牌上都有對應的要求，按照要求供電運行即可。不過若是具有較大慣性的負載，為了避免設備損傷需要同時選擇帶有制動單元的變頻器。第四，若是電機屬注塑機、壓縮機，又或者是電機具有帶載啟動特點，特別是六級之上電機，變頻器選擇需要在推薦標準基礎上提高一檔。第五，需要另外注意的是，變頻器容量是以電動機額定電流為準，但是富裕量過大，則會造成電能浪費，同時整體設備運轉(zhuǎn)的安全性并沒有得到明顯提升。第六，以電機額定電流為參考選擇變頻器，其便是確保電機和變頻器是最佳適配狀態(tài)，為了穩(wěn)妥起見，一般都是要變頻器容量稍大于電機額定功率。誠然在實際使用當中，電機額定功率會有損失，這就意味著按照電機額定功率選擇變頻器是恰當?shù)摹?/p>

2逆變電路IGBT測試

IGBT是變頻器最主要的部分之一。逆變電路的作用是在控制電路的作用下，將直流電路輸出的直流電源轉(zhuǎn)換成頻率和電壓都可以任意調(diào)節(jié)的交流電源。逆變電路的輸出即為變頻器的輸出，它被用來作為電機的供電電源，從而實現(xiàn)對異步電動機的調(diào)速控制。針對逆變電路IGBT的在線測量，輸出線U、V、W對P（+）、N（-）端子的測量實際上是對IGBT內(nèi)部二極管的測量，只能大致判斷IGBT好壞，尚不能最后認定IGBT就是好的。通過簡易的測量后認為IGBT好的就上電試車會給維修工作帶來更大麻煩。脫機用萬用表方法只能測試其靜態(tài)的性能，不能測試其連續(xù)導通關斷過程中的狀態(tài)。

摸擬變頻器在工作過程中IGBT的工作性能進行測試很有必要IGBT與驅(qū)動電路在故障上有很強的關聯(lián)性。當IGBT炸裂短路后，驅(qū)動電路勢必被高電壓沖擊而損壞，如果檢測到IGBT短路，驅(qū)動電路有很大的可能性受損;IGBT的損壞也可能是因驅(qū)動電路故障而造成的。因此驅(qū)動電路或IGBT的故障，都必須徹查IGBT與驅(qū)動電路。驅(qū)動電路正常——能正常輸出6路激勵脈沖，才能上電試車。維修后的變頻器上電試機，是一個必須慎重的事情。必須采取相應的措施，以避免在異常情況出現(xiàn)時新?lián)Q的IGBT模塊燒壞造成二次損壞。

3變頻器對周邊設備和周邊設備對變頻器的影響及防范措施

變頻器的安裝使用會對其他設備產(chǎn)生影響，有時甚至導致其他設備出現(xiàn)故障。因此，對這些影響因素進行分析探討，并研究采取哪些措施是非常必要的。

3.1漏電流及其處理

使用變頻器時漏電流有兩種形式：一種是對地的漏電流：另一種是線線間的漏電流。影響對地漏電電流的因素及解決辦法有：導線和大地間存在分布電容，分布電容越大，漏電流越大：有效減小變頻器及電機間電纜長度以降低分布電容。載波頻率越大，漏電流越大：可降低載波頻率來減小漏電流。但降低載波頻率會導致電機噪聲增加。加裝電抗器也是解決漏電流的有效辦法。漏電流會隨回路電流增大而增大，所以電機功率大時相應漏電流也大。至于線線間的漏電流，則是變頻器輸出側(cè)布線之間存在分布電容，若通過線路的電流含高次諧波，就可能引起諧振而產(chǎn)生漏電流，此時若使用熱繼電器可能會使其誤動作，解決的辦法是降低載波頻率或加裝輸出電抗器。建議在使用變頻器時電機前不加裝熱繼電器，使用變頻器本身的電子過流保護功能即可。

3.2外界噪聲干擾

這部分噪聲分為兩種：一種由逆變器本身輻射，另一種通過驅(qū)動器輻射到電機引線。這兩種輻射使外圍電氣設備的鉛面受到電磁和靜電感而導致設備產(chǎn)生錯誤的行為。對于儀表、接收器和傳感器用于測量，一般信號較弱，如果和逆變器較近或在同一控制柜中，容易干擾和誤操作，應采用以下方法解決：盡量遠離干擾源：不要將信號線和電源線平行排列，特別不能捆綁—啟動，信號線和電源線屏幕電纜：在驅(qū)動器輸入和輸出側(cè)的濾波器或無線電濾網(wǎng)。外圍設備單靠壓在地面上，可排除因逆變器接地線漏電流而排除的接地。

3.3電源高次諧波干擾

由于電流逆變器幾乎全部采用PWM控制，這種脈沖調(diào)制形式使驅(qū)動器在電源側(cè)運行產(chǎn)生高諧波電流，并造成電壓波形失真，對電力系統(tǒng)產(chǎn)生嚴重影響，通常采用以下措施：使用專用變壓器對逆變器供電，與其他電源系統(tǒng)分離：在驅(qū)動輸入側(cè)安裝濾波器循環(huán)反應器或各種循環(huán)橋電路，減少高諧波元件，減少高諧波元件，對于傳入相位電容器，高諧波電流增加電容電流造成嚴重加熱，必須在電容器前連接以減少諧波元件，對電感應器進行合理的分析和計算，避免發(fā)生LC振蕩。

3.4輸出側(cè)高次諧波

在驅(qū)動器的輸出電壓中，它包含高頻尖峰浪涌電壓。這些高諧波沖擊電壓將降低電機繞組的絕緣強度，尤其是在PWM控制的逆變器中。因此，驅(qū)動輸出端不能連接到電容器或浪涌吸收器，也不能使用帶電容器的電機，否則會經(jīng)常損壞逆變器。此外，當電機電纜過長時，由于配電電容器的影響，也容易產(chǎn)生電共振，從而造成電機絕緣損壞或產(chǎn)生大電流，使逆變器過流保護。當電纜布線大于100米時，必須安裝交流輸出反應器。

結(jié)語：

變頻器應用和維護屬于理論、實踐要求都比較嚴格的工作，需要在具體工作里積極學習相關知識總結(jié)經(jīng)驗，這樣才能保證自己的技能不斷提升，能夠為設備持續(xù)安全運轉(zhuǎn)提供保障。

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