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探析高压变频器电压故障的危害及处理方法

2020-03-15 403 上传者：管理员

摘要：现阶段，各燃煤发电厂均受到了国家节能减排政策和市场煤炭行情的影响，因此为了挖掘自身盈利能力，提高竞争力，纷纷进行了节能改造。针对日常运行中调节范围较广的大功率电动机而言，变频改造是首选方式，例如我公司锅炉的一次风机、脱硫系统的增压风机以及汽机的凝结水泵等，均通过改造使用了高压变频器。高压变频器不仅在调节性能方面提供了极大的方便，还在节能方面取得了显著的效果，基本在一年左右即可收回投资成本。但在实际运行中，高压变频器因功率模块中间直流母线电压故障而导致的变频器故障比较常见，一般有过电压故障和欠电压故障，而又以过电压故障较常见。基于此，本文阐述了过电压故障的危害，并给出了过电压故障及处理方法，以供参考。

关键词：
功率单元
故障
维修
高压变频器
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对单元串联式高压变频器在使用中常会出现的熔断器故障、光纤故障、过电压故障等轻故障进行了简要的分析并提出了对应的现场处理方法。结合在现场的维修经验，对高压变频器功率单元常见硬件故障的维修方法、注意事项等做了详细的叙述。通过对高压变频器功率单元的维修，每年可以节省十余万元的返厂维修费用，取得了较好的经济效益。

1、过电压故障的危害

高压变频器过电压主要是指其中间直流回路过电压，中间直流回路过电压的主要危害表现在以下几方面：

1.1 对功率单元直流回路电解电容器的寿命有直接影响，严重时会引起电容器爆裂。因而高压变频器厂家一般将中间直流回路过电压值限定在一定范围内，一旦其电压超过限定值，变频器将按限定要求跳闸保护。

1.2 对功率器件如整流桥、IGBT、SCR的寿命有直接影响，直流母线电压过高，功率器件的安全裕量减少。例如对AC700V输入电压等级的功率单元来说，其功率器件的额定耐压一般选定在DC1700V左右，考虑器件处在开关状态时dv/dt比较大，因此在直流母线电压过高时再叠加功率器件开关过程中产生的过电压，很有可能超过器件的额定耐压而造成器件击穿损坏。

1.3 对功率单元的控制板造成损坏。一般功率单元中控制板上的DC/DC变换器需从直流母线取电，DC/DC变换器的输入电压也有一定的范围，直流母线电压过高，则变换器中开关管如MOSFET也会击穿。

2、过电压故障及处理方法

目前各高压变频器厂家一般都为自己的产品设置了完善的保护功能，以确保自己的产品能够有较高的可靠性。这保护配置中就含有过电压保护功能，当高压变频器在运行中万一遇到特殊情况，发生电压超过最高允许值时，能够尽量避免变频器的损坏。

2.1 变频器中间直流母线电压超过最高允许值对其正常运行的影响

中间直流母线电压过高，主要有以下几方面影响：

(1) 影响功率模块中电容器的寿命

我公司曾经有一台风机的变频器运行中发生故障跳闸，后对变频器模块解体检查，发现其中部分模块的电容已损坏，经分析，不排除因超压而引起此故障。因而后来重新将中间直流电压回路电压设定一个高限值，一旦超过此值，变频器将因保护而跳闸，从而避免设备损坏。

(2) 影响变频器内整流模块中的元件寿命

如果中间直流母线电压高于允许值，当功率模块中的器件在开、关状态转换时，由于电压变化率比较大，将产生过电压，二者叠加，有可能造成快熔熔断或整流器件击穿损坏。曾经有某公司的脱硫增压风机变频器，两天之内有三个模块的快熔相继熔断，最后不得不进行彻底维修并更换数个模块。

(3) 造成控制回路损坏

因为控制回路需要从中间直流回路取电采样，如果电压过高，极有可能使取样装置烧坏。

2.2 中间直流母线产生过电压的原因