变频器逆变电路维修探讨

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  摘要:目前,我国对拖动都采用了变频器控制,变频器控制在控制方便、调速范围广、节能降耗等方面优势突出,但是变频器使用方法不正确或安装环境不合理,很容易造成变频器误动作及发生故障,不仅无法满足预期设计所要达到的运行效果,还会对周边设备产生很大的影响。要预防变频器对周边电器的正常使用造成影响就必须对故障原因进行认真分析。下面就变频器在安装使用中应该注意的问题及变频器本身在使用时对周围设备的影响做一个概括性的论述。
  关键词:变频器;逆变电路;维修
  引言:
  变频器在实际工作使用的时候,由于使用方法不正确会产生各种问题。特别是变频器对周边设备和周边设备对变频器的影响,已经严重影响了设备的正常运行,造成了很大的经济损失。查阅相关资料,结合实际经验,介绍了变频器在使用中应该注意的事项和故障的防范措施,以及怎样减少对周边设备的干扰。
  1变频器构造、基本原理以及应用注意事项
  (1)变频器基本构造。主要有整流单元、滤波单元、逆变单元、制动单元、驱动单元、检测单元、控制单元组成。变频器没有诞生以前利用直流电动机来调节电动机转速,而变频器通过以上组成简化了变频机制并且缩小了设备体积,这样使得整体具有集成效果,减少了维修几率。
  (2)变频器基本原理。简单来说,其就是通过各组件发挥作用,将工频电流转变为各种频率的交流电,这样作用于电机使得其速度发生改变。基本过程是:第一,主电路被控制电路控制;第二,整流电路将交流电转化为直流电,并将其输入中间电路;第三,中间电路对直流电进行平滑滤波处理并将其输入逆变电路;第三,在逆变电路作用下直流电再次转化为交流电。一些更为复杂的变频器还需要匹配专业CPU来计算具体的转矩。
  (3)变频器应用注意事项。第一,要详细了解负载功率,按照要求来选择变频器,避免功率不足导致变频器发挥不了作用,若是功率过大又会造成电能浪费。第二,变频器存在通用变频器、风机以及泵类专用变频器、主轴专用变频器。需要根據具体用途选择对应的变频器。若是普通负载选择通用型的变频器即可。第三,电流要求。一般在变频器产品铭牌上都有对应的要求,按照要求供电运行即可。不过若是具有较大惯性的负载,为了避免设备损伤需要同时选择带有制动单元的变频器。第四,若是电机属注塑机、压缩机,又或者是电机具有带载启动特点,特别是六级之上电机,变频器选择需要在推荐标准基础上提高一档。第五,需要另外注意的是,变频器容量是以电动机额定电流为准,但是富裕量过大,则会造成电能浪费,同时整体设备运转的安全性并没有得到明显提升。第六,以电机额定电流为参考选择变频器,其便是确保电机和变频器是最佳适配状态,为了稳妥起见,一般都是要变频器容量稍大于电机额定功率。诚然在实际使用当中,电机额定功率会有损失,这就意味着按照电机额定功率选择变频器是恰当的。
  2逆变电路IGBT测试
  IGBT是变频器最主要的部分之一。逆变电路的作用是在控制电路的作用下,将直流电路输出的直流电源转换成频率和电压都可以任意调节的交流电源。逆变电路的输出即为变频器的输出,它被用来作为电机的供电电源,从而实现对异步电动机的调速控制。针对逆变电路IGBT的在线测量,输出线U、V、W对P(+)、N(-)端子的测量实际上是对IGBT内部二极管的测量,只能大致判断IGBT好坏,尚不能最后认定IGBT就是好的。通过简易的测量后认为IGBT好的就上电试车会给维修工作带来更大麻烦。脱机用万用表方法只能测试其静态的性能,不能测试其连续导通关断过程中的状态。
  摸拟变频器在工作过程中IGBT的工作性能进行测试很有必要IGBT与驱动电路在故障上有很强的关联性。当IGBT炸裂短路后,驱动电路势必被高电压冲击而损坏,如果检测到IGBT短路,驱动电路有很大的可能性受损;IGBT的损坏也可能是因驱动电路故障而造成的。因此驱动电路或IGBT的故障,都必须彻查IGBT与驱动电路。驱动电路正常——能正常输出6路激励脉冲,才能上电试车。维修后的变频器上电试机,是一个必须慎重的事情。必须采取相应的措施,以避免在异常情况出现时新换的IGBT模块烧坏造成二次损坏。
  3变频器对周边设备和周边设备对变频器的影响及防范措施
  变频器的安装使用会对其他设备产生影响,有时甚至导致其他设备出现故障。因此,对这些影响因素进行分析探讨,并研究采取哪些措施是非常必要的。
  3.1漏电流及其处理
  使用变频器时漏电流有两种形式:一种是对地的漏电流:另一种是线线间的漏电流。影响对地漏电电流的因素及解决办法有:导线和大地间存在分布电容,分布电容越大,漏电流越大:有效减小变频器及电机间电缆长度以降低分布电容。载波频率越大,漏电流越大:可降低载波频率来减小漏电流。但降低载波频率会导致电机噪声增加。加装电抗器也是解决漏电流的有效办法。漏电流会随回路电流增大而增大,所以电机功率大时相应漏电流也大。至于线线间的漏电流,则是变频器输出侧布线之间存在分布电容,若通过线路的电流含高次谐波,就可能引起谐振而产生漏电流,此时若使用热继电器可能会使其误动作,解决的办法是降低载波频率或加装输出电抗器。建议在使用变频器时电机前不加装热继电器,使用变频器本身的电子过流保护功能即可。
  3.2外界噪声干扰
  这部分噪声分为两种:一种由逆变器本身辐射,另一种通过驱动器辐射到电机引线。这两种辐射使外围电气设备的铅面受到电磁和静电感而导致设备产生错误的行为。对于仪表、接收器和传感器用于测量,一般信号较弱,如果和逆变器较近或在同一控制柜中,容易干扰和误操作,应采用以下方法解决:尽量远离干扰源:不要将信号线和电源线平行排列,特别不能捆绑—启动,信号线和电源线屏幕电缆:在驱动器输入和输出侧的滤波器或无线电滤网。外围设备单靠压在地面上,可排除因逆变器接地线漏电流而排除的接地。
  3.3电源高次谐波干扰
  由于电流逆变器几乎全部采用PWM控制,这种脉冲调制形式使驱动器在电源侧运行产生高谐波电流,并造成电压波形失真,对电力系统产生严重影响,通常采用以下措施:使用专用变压器对逆变器供电,与其他电源系统分离:在驱动输入侧安装滤波器循环反应器或各种循环桥电路,减少高谐波元件,减少高谐波元件,对于传入相位电容器,高谐波电流增加电容电流造成严重加热,必须在电容器前连接以减少谐波元件,对电感应器进行合理的分析和计算,避免发生LC振荡。
  3.4输出侧高次谐波
  在驱动器的输出电压中,它包含高频尖峰浪涌电压。这些高谐波冲击电压将降低电机绕组的绝缘强度,尤其是在PWM控制的逆变器中。因此,驱动输出端不能连接到电容器或浪涌吸收器,也不能使用带电容器的电机,否则会经常损坏逆变器。此外,当电机电缆过长时,由于配电电容器的影响,也容易产生电共振,从而造成电机绝缘损坏或产生大电流,使逆变器过流保护。当电缆布线大于100米时,必须安装交流输出反应器。
  结语:
  变频器应用和维护属于理论、实践要求都比较严格的工作,需要在具体工作里积极学习相关知识总结经验,这样才能保证自己的技能不断提升,能够为设备持续安全运转提供保障。
  参考文献:
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  [3]冯涛.电牵引采煤机变频器主要故障分析与维修方法[J].科技风,2019(22):157
  河南中烟工业有限责任公司黄金叶生产制造中心  河南省郑州市  450000
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