高壓變頻器的工作原理和常見(jiàn)故障分析

陳烘民

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，電力系統(tǒng)也在不斷發(fā)展與進(jìn)步，在實(shí)際設(shè)施應(yīng)用中，高壓變頻器在電力系統(tǒng)中占據(jù)著重要的地位以及發(fā)揮著重要的作用。但是，由于會(huì)受到各種因素的影響，導(dǎo)致在變頻器使用過(guò)程中會(huì)存在一些故障。為提高變頻器的安全性、可靠性，在實(shí)際運(yùn)行中必須實(shí)施相應(yīng)的措施。本文簡(jiǎn)要分析高壓變頻器的工作原理，探討其中常見(jiàn)的故障，并在此基礎(chǔ)上探究高壓變頻器常見(jiàn)故障解決策略。

關(guān)鍵詞：高壓變頻器;工作原理;常見(jiàn)故障

在變頻器實(shí)際使用過(guò)程中，通過(guò)交流變頻器調(diào)速技術(shù)可以調(diào)速交流電機(jī)，這一技術(shù)具備保護(hù)功能完善、可靠性強(qiáng)、節(jié)電效果好、調(diào)速方法等優(yōu)點(diǎn)。隨著社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，以及電力系統(tǒng)的發(fā)展速度的加快，變頻器的應(yīng)用范圍也是越來(lái)越廣泛，但是，同時(shí)在檢修維護(hù)中出現(xiàn)的也有諸多問(wèn)題。下文主要介紹高壓變頻器的調(diào)速裝置基本原理，分析高壓變頻器常見(jiàn)故障，并針對(duì)相應(yīng)的故障探究相應(yīng)的預(yù)防與處理方法。

1 變頻器概述

變頻器的工作原理，主要是應(yīng)用電力半導(dǎo)體器件，在電力半導(dǎo)體器件通斷作用下，將工頻電源轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾N頻率的交流電源。然后將轉(zhuǎn)變的交流電源提供給電動(dòng)機(jī)，以此改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?，F(xiàn)階段，對(duì)于高壓變頻器，多應(yīng)用交直交功率單元多電平串聯(lián)技術(shù)。對(duì)于高壓變頻器，擁有對(duì)外接口，具備遠(yuǎn)程控制與在線控制功能。相對(duì)于傳統(tǒng)調(diào)整方式，無(wú)論是調(diào)速精度、范圍、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、通信功能、功率因素、低速轉(zhuǎn)矩、節(jié)約電能、使用方面、共組偶效率、智能控制方面都具備優(yōu)良的性能，這些性能是傳統(tǒng)方式無(wú)法相比的。

2 變頻器優(yōu)點(diǎn)

2.1 具備良好的節(jié)能效果

為保障生產(chǎn)過(guò)程中的可靠性，在諸多種類(lèi)生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備配套動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)時(shí)，通常情況下，會(huì)為變頻器預(yù)留多余的電量。如果變頻器處于滿負(fù)荷工作，用于實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力不會(huì)造成電源浪費(fèi)，但是，很多多余的力矩都會(huì)造成有功功率，從而致使電能浪費(fèi)。

2.2 延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命

引用變頻器實(shí)現(xiàn)設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，整個(gè)過(guò)程中對(duì)于電機(jī)只有很小的沖擊，能夠?qū)崿F(xiàn)絕緣損耗的降低，在壓力或風(fēng)量啟動(dòng)時(shí)更加平穩(wěn);另外，還可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)喘振或水泵水錘效應(yīng)的降低。在變頻器處于低負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，機(jī)械系統(tǒng)方面會(huì)加你高低轉(zhuǎn)速，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械磨損的有效降低，從而能夠延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。在機(jī)械沖擊與磨損等方面都得到降低的情況下，設(shè)備的使用壽命得以延長(zhǎng)，從而能夠?qū)⒃O(shè)備維護(hù)成本有效降低下來(lái)。

2.3 提高自動(dòng)化水平

在0-50HZ之間，對(duì)于變頻器的輸出效率能夠隨意調(diào)制，并且具備寬泛的頻率調(diào)節(jié)范圍，高度的調(diào)節(jié)精度，從而實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)極調(diào)速，能夠有效實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化控制，從而有效實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝控制的改善，產(chǎn)品質(zhì)量方面的提升。

2.4 減小對(duì)電網(wǎng)的啟動(dòng)沖擊

在使用變頻器過(guò)程中，電機(jī)應(yīng)用軟啟動(dòng)原理，只需要很小的啟動(dòng)電流，并且啟動(dòng)電流被限制在額定電流以下，對(duì)于電網(wǎng)的沖擊很小，而且沒(méi)有限制電機(jī)的啟動(dòng)次數(shù)，對(duì)于需頻繁啟停設(shè)備的需求能夠很好地提供，在投入運(yùn)行后，變頻器諧波較小，能夠減少電網(wǎng)污染。

2.5 減少電源的功率設(shè)備

如果變頻器處于全電壓狀態(tài)下運(yùn)行，就需要電源電壓保持平穩(wěn)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的啟動(dòng)，除此之外，還需要對(duì)電源的功率儲(chǔ)備進(jìn)行相應(yīng)的提高。在變頻技術(shù)應(yīng)用的情況下，由于只需要較小的啟動(dòng)電流，能夠在最大程度上降低對(duì)電源電壓的影響，從而可以大幅減小電源的功率儲(chǔ)備，以此降低能源消耗，減少資源浪費(fèi)。

3 高壓變頻器工作原理

在高壓電輸入變頻器后，在變頻器內(nèi)部功率系統(tǒng)正常的運(yùn)行下，實(shí)現(xiàn)整流與逆變后，變頻器直接輸出高壓至電機(jī)，不再需要升壓變壓器部件的使用。對(duì)于高壓變頻器，功率單元都是三相輸入，應(yīng)用這種方式的設(shè)備在技術(shù)可靠性方面都較好，而且能夠匹配高壓變頻器的性能與結(jié)構(gòu)，從而提高設(shè)備的可靠性與維護(hù)性能。另外，還需要應(yīng)用疊波技術(shù)，通過(guò)疊波技術(shù)能夠消除諧波，促使高壓變頻器能夠輸出接近標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，正好符合高壓變頻器的實(shí)際工作需求的輸出電壓波形，從而有效改善高壓變頻器的輸出性能。

4 高壓變頻器故障分析

對(duì)于高壓變頻器存在的故障，主要可以分為六類(lèi)，分別是電網(wǎng)波動(dòng)故障、負(fù)載故障、環(huán)境溫度問(wèn)題、電氣件質(zhì)量問(wèn)題、設(shè)置錯(cuò)誤、通訊故障。其一，電網(wǎng)波動(dòng)故障。如果供電電源存在故障，無(wú)論任何一種故障都會(huì)造成變頻器的故障。在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，供電系統(tǒng)的輕變頻器會(huì)實(shí)施保護(hù)動(dòng)作，形成一定的電源波動(dòng)，這一狀況將會(huì)導(dǎo)致器件損壞。其二、負(fù)載故障，工藝的改變產(chǎn)量增加負(fù)載發(fā)生變化等問(wèn)題都會(huì)導(dǎo)致變頻器保障保護(hù)動(dòng)作，對(duì)著這些故障的分析需要分析整個(gè)系統(tǒng)。其三，環(huán)境溫度問(wèn)題，由于高壓變頻器內(nèi)部應(yīng)用的都是大功率電子元器件，這些器件很容易受到環(huán)境的影響，如果物理環(huán)境與電氣環(huán)境都沒(méi)有達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)與要求，就會(huì)導(dǎo)致高壓變頻器出現(xiàn)各種故障，因此，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)該為高壓變頻器提供適合的物理環(huán)境與電氣環(huán)境。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，作為一個(gè)智能設(shè)備，變頻器的整體結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，其中任何一個(gè)器件出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)導(dǎo)致故障的出現(xiàn)，因此檢修維修人員應(yīng)當(dāng)掌握變頻裝置的工作原理，全面了解變頻器的結(jié)構(gòu)和各部分的作用，才能確保變頻器能夠長(zhǎng)久運(yùn)行。

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（作者單位：江蘇同芯電氣科技有限公司）2307B059-91C0-416A-94E0-4F13ED10951A