變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，高壓大功率變頻調(diào)速裝置不斷地成熟起來，原來一直難于解決的高壓問題，近年來通過器件串聯(lián)或單元串聯(lián)得到了很好的解決。其應(yīng)用的領(lǐng)域和范圍也越來越為廣范，這使得高效、合理地利用能源(尤其是電能)成為了可能。電機是國民經(jīng)濟中主要的耗電大戶，高壓大功率的更為突出，而這些設(shè)備大部分都有節(jié)能的潛力。大力發(fā)展高壓大功率變頻調(diào)速技術(shù)，，將是時代賦予我們的一項神圣使命，而這一使命也將具有深遠的意義。

高壓大功率變頻調(diào)速裝置被廣泛地應(yīng)用于石油化工、市政供水、冶金鋼鐵、電力能源等行業(yè)的各種風(fēng)機、水泵、壓縮機、軋鋼機等。

分類與結(jié)構(gòu)

高壓變頻器的種類繁多，其分類方法也多種多樣。按著中間環(huán)節(jié)有無直流部分，可分為交交變頻器和交直交變頻器;按著直流部分的性質(zhì)，可分為電流型和電壓型變頻器;按著有無中間低壓回路，可分為高高變頻器和高低高變頻器;按著輸出電平數(shù)，可分為兩電平、三電平、五電平及多電平變頻器;按著電壓等級和用途，可分為通用變頻器和高壓變頻器;按著嵌位方式，可分為二極管嵌位型和電容嵌位型變頻器等等。

電流型變頻器

由于在變頻器的直流環(huán)節(jié)采用了電感元件而得名，其優(yōu)點是具有四象限運行能力，能很方便地實現(xiàn)電機的制動功能。缺點是需要對逆變橋進行強迫換流，裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)整較為困難。另外，由于電網(wǎng)側(cè)采用可控硅移相整流，故輸入電流諧波較大，容量大時對電網(wǎng)會有一定的影響。

電壓型高壓變頻器

由于在變頻器的直流環(huán)節(jié)采用了電容元件而得名，隨著技術(shù)的進步，高壓變頻器可以實現(xiàn)四象限運行，也能實現(xiàn)矢量控制，已經(jīng)成為當(dāng)前傳動系統(tǒng)調(diào)速的主流產(chǎn)品。

高低高變頻器

采用升降壓的辦法，將低壓或通用變頻器應(yīng)用在中、高壓環(huán)境中而得名。原理是通過降壓變壓器，將電網(wǎng)電壓降到低壓變頻器額定或允許的電壓輸入范圍內(nèi)，經(jīng)變頻器的變換形成頻率和幅度都可變的交流電，再經(jīng)過升壓變壓器變換成電機所需要的電壓等級。

這種方式，由于采用標(biāo)準(zhǔn)的低壓變頻器，配合降壓，升壓變壓器，故可以任意匹配電網(wǎng)及電動機的電壓等級，容量小的時候(<500KW)改造成本較直接高壓變頻器低。缺點是升降壓變壓器體積大，比較笨重，頻率范圍易受變壓器的影響，還有就是由于引入了變壓器使得系統(tǒng)效率比較低。

一般高低高變頻器可分為電流型和電壓型兩種。

▲高低高電流型變頻器

電路拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所示，在低壓變頻器的直流環(huán)節(jié)由于采用了電感元件而得名。輸入側(cè)采用可控硅移相控制整流，控制電動機的電流，輸出側(cè)為強迫換流方式，控制電動機的頻率和相位。能夠?qū)崿F(xiàn)電機的四象限運行。

▲高低高電壓型變頻器

前段引入降壓變壓器，將電網(wǎng)降壓，然后連接低壓變頻器。低壓變頻器輸入側(cè)可采用可控硅移相控制整流，也可以采用二極管三相橋直接整流，中間直流部分采用電容平波并儲能。逆變或變流電路常采用 IGBT元件，通過SPWM變換，即可得到頻率和幅度都可變的交流電，再經(jīng)升壓變壓器變換成電機所需要的電壓等級。需要指出的是，在變流電路至升壓變壓器之間還需要置入正弦波濾波器(F)，否則升壓變壓器會因輸入諧波或dv/dt過大而發(fā)熱，或破壞繞組的絕緣。該正弦波濾波器成本很高，一般相當(dāng)于低壓變頻器的1/3到1/2的價格。

高高變頻器

高高變頻器無需升降壓變壓器，功率器件在電網(wǎng)與電動機之間直接構(gòu)建變換器。由于功率器件耐壓問題難于解決，目前最直接的做法是采用器件串聯(lián)的辦法來提高電壓等級，其缺點是需要解決器件均壓和緩沖難題，技術(shù)復(fù)雜，難度大。但這種變頻器由于沒有升降壓變壓器，故其效率較高低高方式的高，而且結(jié)構(gòu)比較緊湊。

高高變頻器也可分為電流型和電壓型兩種。由于專利技術(shù)保護的原因，電流型的僅羅克韋爾一家，電壓型的僅成都佳靈一家。

▲高高電流型變頻器

它采用GTO，SCR或IGCT元件串聯(lián)的辦法實現(xiàn)直接的高壓變頻，目前電壓可達10KV。由于直流環(huán)節(jié)使用了電感元件，其對電流不夠敏感，因此不容易發(fā)生過流故障，逆變器工作也很可靠，保護性能良好。其輸入側(cè)采用可控硅相控整流，輸入電流諧波較大。變頻裝置容量大時要考慮對電網(wǎng)的污染和對通信電子設(shè)備的干擾問題。均壓和緩沖電路，技術(shù)復(fù)雜，成本高。由于器件較多，裝置體積大，調(diào)整和維修都比較困難。逆變橋采用強迫換流，發(fā)熱量也比較大，需要解決器件的散熱問題。其優(yōu)點在于具有四象限運行能力，可以制動。

需要特別說明的是，該類變頻器由于較低的輸入功率因數(shù)和較高的輸入輸出諧波，故需要在其輸入輸出側(cè)安裝高壓自愈電容。

▲高高電壓型變頻器

電路結(jié)構(gòu)采用IGBT 直接串聯(lián)技術(shù)，也叫直接器件串聯(lián)型高壓變頻器。其在直流環(huán)節(jié)使用高壓電容進行濾波和儲能，輸出電壓可達13.8KV，其優(yōu)點是可以采用較低耐壓的功率器件，串聯(lián)橋臂上的所有IGBT作用相同，能夠?qū)崿F(xiàn)互為備用，或者進行冗余設(shè)計。缺點是電平數(shù)較低，僅為兩電平，輸出電壓dV/dt也較大，需要采用特種電動機或加裝共模電壓濾波器和高壓正弦波濾波器，其成本會增加許多。由于它與低壓變頻器有著一樣的拓撲結(jié)構(gòu)，因此它像低壓變頻器一樣具有四象限運行功能，也可以實現(xiàn)矢量控制。

這種變頻器同樣需要解決器件的均壓問題，一般需特殊設(shè)計驅(qū)動電路和緩沖電路。對于IGBT驅(qū)動電路的延時也有極其苛刻的要求。一旦IGBT的開通、關(guān)閉的時間不一致，或者上升、下降沿的斜率相差太懸殊，均會造成功率器件的損壞.

嵌位型變頻器

鉗位型變頻器一般可分為二極管鉗位型和電容鉗位型。

▲二極管嵌位型變頻器

它既可以實現(xiàn)二極管中點嵌位，也可以實現(xiàn)三電平或更多電平的輸出，其技術(shù)難度較直接器件串聯(lián)型變頻器低。由于直流環(huán)節(jié)采用了電容元件，因此它仍屬于電壓型變頻器。這種變頻器需要設(shè)置輸入變壓器，它的作用是隔離與星角變換，能夠?qū)崿F(xiàn)12脈沖整流，并提供中間嵌位零電平。通過輔助二極管將IGBT等功率器件強行嵌位于中間零電平上，從而使IGBT兩端不會因過壓而燒毀，又實現(xiàn)了多電平的輸出。

這種變頻器結(jié)構(gòu)，輸出可以不安裝正弦波濾波器。但是由于采用了變壓器，成本上有所增加。

▲電容嵌位型變頻器

它采用同橋臂增設(shè)懸浮電容的辦法實現(xiàn)了功率器件的嵌位，目前這種變頻器應(yīng)用的比較少。

單元串聯(lián)型變頻器

這是近幾年才發(fā)展起來的一種電路拓撲結(jié)構(gòu)，它主要由輸入變壓器、功率單元和控制單元三大部分組成。采用模塊化設(shè)計，由于采用功率單元相互串聯(lián)的辦法解決了高壓的難題而得名，可直接驅(qū)動交流電動機，無需輸出變壓器，更不需要任何形式的濾波器。

6KV變頻器，可以有15個或者18個功率單元組成，每相由5或者6臺功率單元相串聯(lián)，并組成Y形連接，直接驅(qū)動電機。每臺功率單元電路、結(jié)構(gòu)完全相同，可以互換，也可以互為備用。

變頻器的輸入部分是一臺移相變壓器，原邊Y形連接，副邊采用延邊三角形連接，共15到18副三相繞組，分別為每臺功率單元供電。它們被平均分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三大部分，每部分具有5到6副三相小繞組，之間均勻相位偏移8.5或者10度。

該變頻器的特點如下：

① 采用多重化PWM方式控制，輸出電壓波形接近正弦波。

② 整流電路的多重化，脈沖數(shù)多達30或36，功率因數(shù)高，輸入諧波小。

③ 模塊化設(shè)計，結(jié)構(gòu)緊湊，維護方便，增強了產(chǎn)品的互換性。

④ 直接高壓輸出，無需輸出變壓器。

⑤ 極低的dv/dt輸出，無需任何形式的濾波器。

⑥ 采用光纖通訊技術(shù)，提高了產(chǎn)品的抗干擾能力和可靠性。

⑦ 功率單元自動旁通電路，能夠?qū)崿F(xiàn)故障不停機功能。缺點：

1、由于變壓器采用延邊三角形接法，實現(xiàn)8.5度或者10度的移相，由于工藝原因造成相應(yīng)的誤差，使得變壓器內(nèi)部環(huán)流大，發(fā)熱量高，變壓器效率低，從而整個系統(tǒng)效率下降。

2、由于隨著負載率的不同，不是所有的功率單元都輸出功率，導(dǎo)致諧波不能互相抵消。因此在低于額定負載時，諧波增加很快。由于同樣原因，使得啟動轉(zhuǎn)矩較小，電機抖動及發(fā)熱較大，噪聲也較高。

3、由于需要保護電機不受共模電壓的影響需要將電機接地，因此將共模電壓引到了變壓器上，使得變壓器承受了更大的電應(yīng)力，使得變壓器可靠性降低，壽命降低。

4、由于引入了復(fù)雜的移相隔離變壓器，使得成本增加。

高壓變頻器的發(fā)展背景及其重要意義

隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)及計算機控制技術(shù)的迅速發(fā)展，促進了電氣傳動的技術(shù)**。交流調(diào)速取代直流調(diào)速，計算機數(shù)字控制取代模擬控制已成為發(fā)展趨勢。交流電機變頻調(diào)速是當(dāng)今節(jié)約電能，改善生產(chǎn)工藝流程，提高產(chǎn)品質(zhì)量，以及改善運行環(huán)境的一種主要手段。變頻調(diào)速以其高效率，高功率因數(shù)，以及優(yōu)異的調(diào)速和啟制動性能等諸多優(yōu)點而被國內(nèi)外公認為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。

以前的高壓變頻器，由可控硅整流，可控硅逆變等器件構(gòu)成，缺點很多，諧波大，對電網(wǎng)和電機都有影響。近年來，發(fā)展起來的一些新型器件將改變這一現(xiàn)狀，如IGBT、IGCT、SGCT等等。由它們構(gòu)成的高壓變頻器，性能優(yōu)異，可以實現(xiàn)PWM逆變，甚至是PWM整流。不僅具有諧波小，功率因數(shù)也有很大程度的提高。

[編輯本段]國產(chǎn)高壓變頻器的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，在國內(nèi)有不低于200家的低壓變頻器廠商，其大部分為AC380V的低壓產(chǎn)品，而在高壓大功率變頻器方面，在30家左右。由于羅賓康沒有在中國申請專利保護，因此絕大多數(shù)廠家都采用美國羅賓康的技術(shù)即單元串聯(lián)多重化結(jié)構(gòu)。

隨著技術(shù)研究的進一步深入，在理論上和功能上國產(chǎn)高壓變頻器已經(jīng)可以與進口變頻器相比肩，但是受工藝技術(shù)的限制，與進口產(chǎn)品的差距還是比較明顯。這些狀況主要表現(xiàn)在如下幾個方面：

① 國外各大品牌的產(chǎn)品正加緊占領(lǐng)國內(nèi)市場，并加快了本地化的步伐。

② 具有研發(fā)能力和產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的逐年增加。

③ 國產(chǎn)高壓變頻器的功率也越做越大，目前國內(nèi)最大的應(yīng)用做到了7500KW。

④ 國內(nèi)高壓變頻器的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)還有待規(guī)范。

⑤ 與高壓變頻器相配套的產(chǎn)業(yè)很不發(fā)達。

⑥ 生產(chǎn)工藝一般，可以滿足變頻器產(chǎn)品的技術(shù)要求，價格相對低廉。

⑦ 變頻器中使用的功率半導(dǎo)體關(guān)鍵器件完全依賴進口，而且相當(dāng)長時間內(nèi)還會依賴進口。

⑧ 與發(fā)達國家的技術(shù)差距在縮小，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品正應(yīng)用在國民經(jīng)濟中。

⑨ 已經(jīng)研制出具有瞬時掉電再恢復(fù)、故障再恢復(fù)等功能的變頻器。

⑩ 部分廠家已經(jīng)開發(fā)出四象限運行的高壓變頻器。

11矢量控制的高壓變頻器也已經(jīng)在應(yīng)用。

國外高壓變頻器的發(fā)展現(xiàn)狀

國外各大品牌的變頻器生產(chǎn)商，均形成了系列化的產(chǎn)品，其控制系統(tǒng)也已實現(xiàn)全數(shù)字化。幾乎所有的產(chǎn)品均具有矢量控制功能，完善的工藝水平也是國外品牌的一大特點。目前，在發(fā)達國家，只要有電機的場合，就會同時有變頻器的存在。其現(xiàn)階段發(fā)展情況主要表現(xiàn)如下：

① 技術(shù)開發(fā)起步早，并具有相當(dāng)大的產(chǎn)業(yè)化規(guī)模。

② 能夠提供特大功率的變頻器，目前已超過10000KW。

③ 變頻調(diào)速產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)比較完備。

④ 與變頻器相關(guān)的配套產(chǎn)業(yè)及行業(yè)初具規(guī)模。

⑤ 能夠生產(chǎn)變頻器中的功率器件，如IGBT、IGCT、SGCT等。

⑥ 高壓變頻器在各個行業(yè)中被廣泛應(yīng)用，并取得了顯著的經(jīng)濟效益。

⑦ 產(chǎn)品國際化，當(dāng)?shù)鼗觿　?/p>

⑧ 新技術(shù)，新工藝層出不窮，并被大量的、快速的應(yīng)用于產(chǎn)品中。

⑨ 目前，沒有10KV產(chǎn)品。

高壓變頻器的未來發(fā)展態(tài)勢

交流變頻調(diào)速技術(shù)是強弱電混合，機電一體的綜合技術(shù)，既要處理巨大電能的轉(zhuǎn)換(整流、逆變)，又要處理信息的收集、變換和傳輸，因此它必定會分成功率和控制兩大部分。前者要解決與高壓大電流有關(guān)的技術(shù)問題，后者要解決的軟硬件控制問題。因此，未來高壓變頻調(diào)速技術(shù)也將在這兩方面得到發(fā)展，其主要表現(xiàn)為：

① 高壓變頻器將朝著大功率，小型化，輕型化的方向發(fā)展。

② 高壓變頻器將向著直接器件高壓和多重疊加(器件串聯(lián)和單元串聯(lián))兩個方向發(fā)展。

③ 更高電壓、更大電流的新型電力半導(dǎo)體器件將應(yīng)用在高壓變頻器中。

④ 現(xiàn)階段，IGBT、IGCT、SGCT仍將扮演著主要的角色，SCR、GTO將會退出變頻器市場。

⑤ 無速度傳感器的矢量控制、磁通控制和直接轉(zhuǎn)矩控制等技術(shù)的應(yīng)用將趨于成熟。

⑥ 全面實現(xiàn)數(shù)字化和自動化：參數(shù)自設(shè)定技術(shù);過程自優(yōu)化技術(shù);故障自診斷技術(shù)。

⑦ 應(yīng)用32位MCU、DSP及ASIC等器件，實現(xiàn)變頻器的高精度，多功能。

⑧ 相關(guān)配套行業(yè)正朝著專業(yè)化，規(guī)?；l(fā)展，社會分工將更加明顯。

【高壓變頻器抗干擾的常用措施】

高壓變頻器抗干擾的常用措施：

(1)高壓變頻器的E端要與控制柜及電機的外殼相連，要接保安地，接地電阻應(yīng)小于100Ω，可吸收突波干擾。

(2)高壓變頻器的輸入或輸出端加裝電感式磁環(huán)濾波器。平性并繞3-4圈，有助于抑制高次諧波(此方法簡單易行，價格低廉)。

(3)上述磁環(huán)濾波器還可根據(jù)現(xiàn)場情況加繞在高壓變頻器控制信號端或模擬信號給定端的

進線上。

(4)裝有高壓變頻器的電控柜中，動力線和信號線應(yīng)分開穿管走線，金屬軟管應(yīng)接地良好。

(5)模擬信號線要選用屏蔽線，單端在高壓變頻器處接仿真地。

(6)還可通過調(diào)整高壓變頻器的載頻來改善干擾。頻率越低，干擾越小，但電磁噪聲越大。

(7)RS485通訊口與上位機相連一定要采用光電隔離的傳輸方式，以提高通信系統(tǒng)的抗

干擾性能。

(8)外配計算機或儀表的供電要和高壓變頻器的動力裝置供電分開，盡量避免共享一個內(nèi)

部變壓器。

(9)在受干擾的儀表設(shè)備方面也要進行獨立屏蔽，市場上的溫控器、PID調(diào)節(jié)器、PLC、傳感器或變送器等儀表，都要加裝金屬屏蔽外殼并與保安地相連。必要時，可在此類儀表的電源進線端加裝上述的電感式磁環(huán)濾波器。

高壓變頻器的選型注意事項

1.選擇過高電壓等級的弊端

選擇過高的電壓等級造成投資過高，回收期長。電壓等級的提高，電機的絕緣必須提高，使電機價格增加。電壓等級的提高，使變頻器中電力半導(dǎo)體器件的串聯(lián)數(shù)量加大，成本上升。

可見，對于200～2000kW的電機系統(tǒng)采用6kV、10kV電壓等級是極不經(jīng)濟、很不合理的。

2.變頻器容量與整流裝置相數(shù)關(guān)系

變頻器裝置投入6kV電網(wǎng)必須符合國家有關(guān)諧波抑制的規(guī)定。這和電網(wǎng)容量和裝置的額定功率有關(guān)。

短路容量在1000MVA以內(nèi)，1000kW裝置12相(變壓器副邊雙繞組)即可，如果24相功率就可達2000kW，12相基本上消除了幅值較大的5次和7次諧波。

整流相數(shù)超過36相后，諧波電流幅值降低不顯著，而制造成本過高。如果電網(wǎng)短路容量2000MVA，則裝置容許容量更大。

3.把最高電壓降到3kV以下可節(jié)約大量投資

從電力電子器件特性及安全系數(shù)考慮電壓等級的必要性，受電力電子器件電壓及電機允許的dv/dt限制，6kV變頻器必須采用多電平或多器件串聯(lián)，造成線路復(fù)雜，價格昂貴，可靠性差。對于6kV變頻器若是用1700VIGBT，以美國羅賓康的PERFECTHARMONY系列6kV高壓變頻器為例，每相由5個額定電壓為690V的功率單元串聯(lián)，三相共60只器件。若是用3300V器件，也需3串共30只器件，數(shù)量巨大。另一方面裝置電流小，器件的電流能力得不到充分利用，以560kW為例，6kV電機電流僅60A左右，而1700V的IGBT電流已達2400A，3300V器件電流達1600A，有大器件不能用，偏要用大量小器件串聯(lián)，極不合理。即使電機功率達2000kW，電流也只有140A左右，仍很小。

國外的中壓變頻器有多個電壓等級：1.1kV，2.3kV，3kV，4.2kV，6kV，它們主要由電力電子器件的電壓等級所確定。

輸出同樣功率的變頻器，使用較高電壓或較多單元串聯(lián)所花的代價大于用較低電壓，較少數(shù)量而電流較大單元的代價，也就是說在器件電流允許條件下應(yīng)盡可能選用低的電壓等級。

4.隔離變壓器問題

為了隔離、改善輸入電流及減小諧波，現(xiàn)在所有的中壓“直接變頻”器都不是真正的直接變頻，其輸入側(cè)都裝有輸入變壓器，這種配置短時間內(nèi)不會改變。既然輸入側(cè)有變壓器，變頻器和電機的電壓就沒有必要和電網(wǎng)一樣，非用10kV和6kV不可，功率2500kW以下電壓可以不超過3kV，因此就有了變頻器和電機的合理電壓等級問題。

200kW～800kW以下的變頻調(diào)速宜選用380V或660V電壓等級。它線路簡單，技術(shù)成熟，可靠性高，dv/dt小，價格便宜。仍以560kW電機為例，630kW660V的低壓變頻器約35萬，而同容量6000V中壓變頻器約90萬。實現(xiàn)的方法有低-低，低-高，高-低和高-低-高等幾種形式。由于電機，變壓器的價格遠低于變頻器，即使更換電機、變壓器也合理。

5.原有6kV高壓電機如何與3.5kV變頻器電壓配套

自建國以來傳統(tǒng)的6kV高壓電機是已投產(chǎn)的主要產(chǎn)品，為了推廣3.5kV變頻器不可能再花錢更換電機，作者提出一個簡便方案，以供參考。

制造廠原有6kV電機一般均為星形接線，其相繞組承受實際電壓為3468V，故只要將繞組改接成三角形其它不變。配3.5kV變頻器就把變頻器電壓從6kV下降到3.5kV，從表3可見4.5kV器件不串聯(lián)就可承受3kV耐壓。如果用1.7kV器件3串即可。制造成本將下降30%。而我國目前30MW機組最大電機2500kW采用3.5kV電壓完全合理。

6.對電網(wǎng)諧波污染的防治措施

從實用角度整流橋組成12相整流可消除5、7次諧波已基本滿足電網(wǎng)諧波要求。因此400kW～800kW采用12相整流即可，1000kW～2500kW采用24相也可以符合要求

變頻器的故障原因及預(yù)防措施

[1]由主回路、電源回路、IPM驅(qū)動及保護回路、冷卻風(fēng)扇等幾部分組成。其結(jié)構(gòu)多為單元化或模塊化形式。由于使用方法不正確或設(shè)置環(huán)境不合理，將容易造成變頻器誤動作及發(fā)生故障，或者無法滿足預(yù)期的運行效果。為防患于未然，事先對故障原因進行認真分析尤為重要。

1.1 主回路常見故障分析

主回路主要由三相或單相整流橋、平滑電容器、濾波電容器、IPM逆變橋、限流電阻、接觸器等元件組成。其中許多常見故障是由電解電容引起。電解電容的壽命主要由加在其兩端的直流電壓和內(nèi)部溫度所決定，在回路設(shè)計時已經(jīng)選定了電容器的型號，所以內(nèi)部的溫度對電解電容器的壽命起決定作用。電解電容器會直接影響到變頻器的使用壽命，一般溫度每上升10 ℃，壽命減半。因此一方面在安裝時要考慮適當(dāng)?shù)沫h(huán)境溫度，另一方面可以采取措施減少脈動電流。采用改善功率因數(shù)的交流或直流電抗器可以減少脈動電流，從而延長電解電容器的壽命。

在電容器維護時，通常以比較容易測量的靜電容量來判斷電解電容器的劣化情況，當(dāng)靜電容量低于額定值的80%，絕緣阻抗在5 MΩ以下時，應(yīng)考慮更換電解電容器。

1.2 主回路典型故障分析

故障現(xiàn)象：變頻器在加速、減速或正常運行時出現(xiàn)過電流跳閘。

首先應(yīng)區(qū)分是由于負載原因，還是變頻器的原因引起的。如果是變頻器的故障，可通過歷史記錄查詢在跳閘時的電流，超過了變頻器的額定電流或電子熱繼電器的設(shè)定值，而三相電壓和電流是平衡的，則應(yīng)考慮是否有過載或突變，如電機堵轉(zhuǎn)等。在負載慣性較大時，可適當(dāng)延長加速時間，此過程對變頻器本身并無損壞。若跳閘時的電流，在變頻器的額定電流或在電子熱繼電器的設(shè)定范圍內(nèi)，可判斷是IPM模塊或相關(guān)部分發(fā)生故障。首先可以通過測量變頻器的主回路輸出端子U、V、W， 分別與直流側(cè)的P、N端子之間的正反向電阻，來判斷IPM模塊是否損壞。如模塊未損壞，則是驅(qū)動電路出了故障。如果減速時IPM模塊過流或變頻器對地短路跳閘，一般是逆變器的上半橋的模塊或其驅(qū)動電路故障;而加速時IPM模塊過流，則是下半橋的模塊或其驅(qū)動電路部分故障，發(fā)生這些故障的原因，多是由于外部灰塵進入變頻器內(nèi)部或環(huán)境潮濕引起。

1.3 控制回路故障分析

控制回路影響變頻器壽命的是電源部分，是平滑電容器和IPM電路板中的緩沖電容器，其原理與前述相同，但這里的電容器中通過的脈動電流，是基本不受主回路負載影響的定值，故其壽命主要由溫度和通電時間決定。由于電容器都焊接在電路板上，通過測量靜電容量來判斷劣化情況比較困難，一般根據(jù)電容器環(huán)境溫度以及使用時間，來推算是否接近其使用壽命。

電源電路板給控制回路、IPM驅(qū)動電路和表面操作顯示板以及風(fēng)扇等提供電源，這些電源一般都是從主電路輸出的直流電壓，通過開關(guān)電源再分別整流而得到的。因此，某一路電源短路，除了本路的整流電路受損外，還可能影響其他部分的電源，如由于誤操作而使控制電源與公共接地短接，致使電源電路板上開關(guān)電源部分損壞，風(fēng)扇電源的短路導(dǎo)致其他電源斷電等。一般通過觀察電源電路板就比較容易發(fā)現(xiàn)。

邏輯控制電路板是變頻器的核心，它集中了CPU、MPU、RAM、EEPROM等大規(guī)模集成電路，具有很高的可靠性，本身出現(xiàn)故障的概率很小，但有時會因開機而使全部控制端子同時閉合，導(dǎo)致變頻器出現(xiàn)EEPROM故障，這只要對EEPROM重新復(fù)位就可以了。

IPM電路板包含驅(qū)動和緩沖電路，以及過電壓、缺相等保護電路。從邏輯控制板來的PWM信號，通過光耦合將電壓驅(qū)動信號輸入IPM模塊，因而在檢測?？斓耐瑫r，還應(yīng)測量IPM模塊上的光耦。

1.4 冷卻系統(tǒng)

冷卻系統(tǒng)主要包括散熱片和冷卻風(fēng)扇。其中冷卻風(fēng)扇壽命較短，臨近使用壽命時，風(fēng)扇產(chǎn)生震動，噪聲增大最后停轉(zhuǎn)，變頻器出現(xiàn)IPM過熱跳閘。冷卻風(fēng)扇的壽命受陷于軸承，大約為10000～35000 h。當(dāng)變頻器連續(xù)運轉(zhuǎn)時，需要2～3年更換一次風(fēng)扇或軸承。為了延長風(fēng)扇的壽命，一些產(chǎn)品的風(fēng)扇只在變頻器運轉(zhuǎn)時而不是電源開啟時運行。

1.5 外部的電磁感應(yīng)干擾

如果變頻器周圍存在干擾源，它們將通過輻射或電源線侵入變頻器的內(nèi)部，引起控制回路誤動作，造成工作不正?；蛲C，嚴重時甚至損壞變頻器。減少噪聲干擾的具體方法有：變頻器周圍所有繼電器、接觸器的控制線圈上，加裝防止沖擊電壓的吸收裝置，如RC浪涌吸收器，其接線不能超過20 cm;盡量縮短控制回路的配線距離，并使其與主回路分離;變頻器控制回路配線絞合節(jié)距離應(yīng)在15 mm以上，與主回路保持10 cm以上的間距;變頻器距離電動機很遠時(超過100 m)，這時一方面可加大導(dǎo)線截面面積，保證線路壓降在2%以內(nèi)，同時應(yīng)加裝變頻器輸出電抗器，用來補償因長距離導(dǎo)線產(chǎn)生的分布電容的充電電流。變頻器接地端子應(yīng)按規(guī)定進行接地，必須在專用接地點可靠接地，不能同電焊、動力接地混用;變頻器輸入端安裝無線電噪聲濾波器，減少輸入高次諧波，從而可降低從電源線到電子設(shè)備的噪聲影響;同時在變頻器的輸出端也安裝無線電噪聲濾波器，以降低其輸出端的線路噪聲。

1.6 安裝環(huán)境

變頻器屬于電子器件裝置，對安裝環(huán)境要求比較嚴格，在其說明書中有詳細安裝使用環(huán)境的要求。在特殊情況下，若確實無法滿足這些要求，必須盡量采用相應(yīng)抑制措施：振動是對電子器件造成機械損傷的主要原因，對于振動沖擊較大的場合，應(yīng)采用橡膠等避振措施;潮濕、腐蝕性氣體及塵埃等將造成電子器件銹蝕、接觸不良、絕緣降低而形成短路，作為防范措施，應(yīng)對控制板進行防腐防塵處理，并采用封閉式結(jié)構(gòu);溫度是影響電子器件壽命及可靠性的重要因素，特別是半導(dǎo)體器件，應(yīng)根據(jù)裝置要求的環(huán)境條件安裝空調(diào)或避免日光直射。

除上述幾點外，定期檢查變頻器的空氣濾清器及冷卻風(fēng)扇也是非常必要的。對于特殊的高寒場合，為防止微處理器因溫度過低不能正常工作，應(yīng)采取設(shè)置空氣加熱器等必要措施。