高压变频器的工作原理和常见故障分析

于志亮

哈尔滨市道里区工农大街 463号

摘要：由于各种因素的影响，使得变频器在使用过程中经常会出现一些故障。为了使变频器能够安全可靠运行，必须 采取相应的预防措施。本文分析了高压变频器的工作原理，同时对高压变频器常见故障与预防措施进行论述。

关键词：高压；变频器；原理；故障；分析

1变频器的优点

1.1 节能效果显著

为有效地确保生产过程中的可靠性，各类 用于生产的机械设备在设计配套动力驱动装置 时，一般都会预留出一定的富余量。如果电动 机未在满负荷的条件下运行时，除提供给动力 驱动装置所需的动力外，一部分多余的力矩会 造成有功功率消耗的增加，从而导致电能浪费。 传统的调速方法，即通过对出入口位置处 的挡板或阀门开度进行调节，来控制风量和供 水量，这样不仅输入的功率较大，而且还有很 大一部分的能源消耗在挡板及阀门的截流过程 中。而采用变频器进行调速时，若是在流量要 求相对较小的情况下，便可通过降低风机或水 泵的转速来满足正常的运行要求，变频调速使 流量降低时，输送此流量的压力也随之降低， 这是一种节能的调节，压力全部用于有用的做 功，大幅度减少了在挡板或阀门上的节流损失。 从而达到了节能的目的。

1.2 延长设备使用寿命

采用变频器启动设备时，启动过程中对电 机冲击小，降低绝缘损耗，启动时压力或风量 更平稳；减少风机喘振或水泵水锤效应；低负 荷运行时，机械系统运行转速降低，有效降低 机械磨损；延长了设备的使用寿命，由于降低 了对机械的冲击和磨损，延长了设备的使用寿 命，大幅度降低了设备维护成本。

1.3 提高自动化水平

变频器输出频率可以在 0 ～ 50HZ 间任意可 调，频率调节范围宽，调节精度高，真正实现 无极调速，易于实现网络化、自动化控制，对 改善生产工艺控制、提高产品质量方面具有较好的使用效果。

1.4 减小对电网的启动冲击

变频器的使用，电机实现了软启动，启动 电流小，限制在额定电流以下，对电网冲击小， 对电机的启动次数没有限制，能够满足需频繁 启停的设备的要求，变频器投运后谐波小，减 少对电网的污染。

1.5 减少电源的功率储备

如果全电压启动设备，要保证不使电源电 压维持在正常水平，就需要提高电源的功率储 备，采用变频技术后，由于启动电流小，对电 源电压的影响大幅降低，可大幅小电源的功率 储备。

2高压变频器工作原理   高压变频器一般采用目前国际电源系列多级技术，系统采用高高结构。 高压直接输入逆变器不需要升压变压器等组件，因为它们在对逆变器的内部电源系统进行整流和逆变后直接向电机输出高压。   每个电源均为三相输入，单相输出脉宽调制低压变频器，技术可靠，结构和性能相同，大大提高了高压变频器的可靠性和可维护性。到。 Wave技术是真正的“无谐波”高压逆变器，具有高压逆变器输出电压的最小谐波分量，近正弦电压波形，并显着提高逆变器的输出性能。   变频器一般由以下部分组成：制动单元，微处理单元，滤波，整流，变频器，检测单元和驱动单元。 它可以根据电机的具体需求提供必要的供电电压，从而实现调速和节能。 此外，大多数逆变器具有各种保护功能，如过载保护，过压保护和过流保护。   3高压变频器故障分析   3.1电网波动故障   高压变频器在控制系统中串联连接，上级连接到高压电源，下级连接到电动机负载。 电网供电故障，电源电压升高或降低，三相电源不平衡，单电网接地，雷电可能导致逆变器故障。 供电系统存在的问题光学变频器可以保护运行，电源波动直接损坏设备。   3.2负载故障   由于电机负载突然变化引起的突然冲击，由于绕组之间电机电流突然增加或对地短路引起的电机故障，产量提高，负载波动，辅助设备和高压电缆的绝缘劣化等。 这种故障处理起来很麻烦，并且与整个系统的分析相结合。   3.3　环境温度问题   由于高压变频器是内部高功率电子元件，对物理和电气环境的要求很高，如果物理和电气环境不满足这些要求，逆变器通常响应很差到。 出来吧。 炎热的夏季过热是逆变器经常出现故障，逆变器的环境温度过高，因此逆变器散热器的温度可能超过报警温度而损坏设备。   3.4　电气件质量问题   逆变器由控制芯片，集成电路，晶体管，电容器，整流桥，IGBT，控制设备等部分组成。 场地环境，温度和老化等因素都可能导致质量问题。 如果变频器的部件发生错误，变频器将发生故障。   3.5　设置错误   高压逆变器的参数设置非常重要。 不正确的参数设置可能导致不正确的硬件跳线设置无法满足生产需求，并可能导致启动和保护失败或在运行期间频繁跳闸。 V / F曲线参数，矢量控制参数，PID控制等主要参数主要用于变频器控制，如果设置不当，变频器会发生故障。

4变频器常见故障防范措施   4.1变频器在安装环境上的防范措施   为了防止振动环境的发生，在避免一些大型工厂附近和矿山附近发生较大冲击的情况下，可以采用橡胶、固定、减振等措施进行混凝土防护。对于一些潮湿、腐蚀的环境，需要对电气设备的腐蚀、接触不良、绝缘性差、短路形成等问题进行密封和预防。此外，高温、高温主要导致电子器件寿命和可靠性的降低。特别是半导体器件，所以尽量安装凉爽或直接阳光，并避免各种来源可能造成高温，如空调。此外，还应定期检查变频器，以确定变频器的空气滤清器和冷却风扇是否正常工作。除了高温，我们应该尽量避免高寒。   4.2变频器在电源系统的措施   当停电后需要继续运行时，最好有独立的线路，以保证停电造成的损坏，满足负载电机的减速比。断电后，变频器和外部控制回路采用瞬时停止补偿方式，电压恢复正常后，通过对测速电机的速度跟踪和检测，防止过电流的发生。对于某些必须运行的设备，逆变器应该配备一个自动开关的非断电电源装置。常用的处理措施包括使用专用变压器向变频器供电，而现在使用专用变压器供电的变频器非常普遍，这主要是为了保护变频器，此外，还可以在变频器的输入端安装滤波电抗器或各种整流电路，以降低高次谐波分量。对于同相电容器的亚谐波电流，电容电流会增大电容电流，引起严重的发热，因此电容器前必须串联电抗器。为了降低谐波分量，应对电抗器的电感进行合理的分析和计算，以避免LC振荡的形成。   4.3防范电压冲击尖峰措施   其主要原因是脉冲电压会破坏过电压。通常，变换器的输入电压不高于变换器主电路期间的最大允许电压，如变换器输入端的电压敏感电阻和其它吸收器件。国外现在开始制造吸收网络，就是增加一个控制芯片，不像单一电阻来抵抗冲击，而且电阻不确定的使用寿命不长，这个道理和使用真空断路器，用冲击形成额外的RC避雷器有点相似，但是RC避雷器只是一种机械电阻设备，而不能检测和人工控制冲击，那么如果变压器的主侧有真空断路器，那么如果变压器的主侧有真空断路器，则RC浪涌吸收器只是机械电阻装置。因为在控制顺序上要保证真空断路器在移动前，变频器是断开的。应采取以下措施：尽可能缩短变频器与电机之间的距离：采用阻塞二极管的浪涌电压吸收装置对变频器的输出电压进行处理。

结束语   由于各种因素，逆变器在使用过程中经常会遇到一些障碍。 应采取适当的预防措施，确保逆变器安全可靠地运行。 本文分析了高压变频器的工作原理，讨论了高压变频器的一般缺点和注意事项。   参考文献:   [1]大功率风冷功率单元的设计与研发[J]. 张英锋，岳耀辉.变频器世界. 2018(06)   [2]励磁功率单元主回路快速故障诊断策略[J]. 刘伟.重庆大学学报. 2015(04)

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