变频器逆变输出模块损坏的原因是什么
发布时间:2021-06-24 16:14:09 点击次数:515
一、由负载异常引起的损坏
诚然,变频器的保护电路早已相当健全。对价值高昂的逆变模块的保护,各个变频器厂家都在其保护电路上做足了功夫,从输出电流检测到驱动电路的IGBT管压降检测,并奋斗追求以快的应变速度推行迅速的过载保护!从电压检测到电流检测,从模块温度检测到缺相输出检测等,还未见有哪种电器的保护电路,像变频器这样做得专注而投入。而变频器的销售人员,提到变频器的性能时,也必提及变频器的保护机能,经常不自觉地对用户承诺:用上变频器,其全盘的保护功用,你的电机就不容易烧了。这位销售人员不知道,这句应允,将给自己带来巨大的被动!
用上变频器,电机确实不会烧吗?我的答案是:相对于工频供电,用上变频器,电机倒是更容易烧了,而电机的易于烧,使得变频器逆变模块也易于一块“报销”掉。变频器的灵巧的过流保护电路,在此处偏偏手足无措,起不到丝毫功用。这是引致变频器模块破坏的一大外部缘故。听我道出其中始末。
一台电机,在工频状态下能够运转,虽然运行电流较之额定电流稍大,长时间的运行有一定的温升。这是一台患病的电机,在烧掉之前确实是能够运转的。但接入变频器后,会出现频繁过载,以至不能运转。这还不要紧。
一台电机,在工频状态下能够运转,用户早已正常用到多年了,请注意“多年”两个字。用户想到要节省电费,或因工艺改造的缘故,需展开变频改造。但接入变频器后,会频跳OC故障,这是好的,保障停机了,模块并未坏掉。可怕的是,变频器并不即刻跳OC故障,而是毫无来由地在运转中——运转了才三、两天的光景,模块炸毁了,电机焚毁了。用户赖了销售人员一把:你装的变频器质量差,烧了我的电机,你要赔我的电机!
在此之前,电机仿佛是是确实没有问题,运转得好好的,测测运行电流,因为负载较轻,才达到一半的额定电流;测测三相供电,380V,均衡和平稳得很。真像是变频器的损坏,连带着破坏了电机。
变频器
我要是到场的话,就会这样主公道:不怨变频器,是你的电机早就“病危”,忽然发作,捎带着毁损了变频器!
运转多年的电机,因电机的运行温升和受潮等缘故,绕组的绝缘程度已大大减低,甚至有了显著的绝缘瑕疵,处于电压击穿的临界点上。工频供电状况下,电机绕组输入的是三相50Hz的正弦波电压,绕组产生的感生电压也较低,线路中的浪涌分量较小,电机绝缘程度的降低,或许只是带来了并不起眼的“漏电流”,但绕组的匝间和相间,还未能产生电压击穿现象,电机还在“正常运转”。应当说,随着绝缘老化程度的更进一步激化,即使还是在工频供电情形下,深信在不远的将来,该台电机终会因绝缘老化导致相间或绕组间的电压击穿而焚毁。但疑问是,现在并没有焚毁。
接入变频器后,电机的供电条件由此变得“恶劣”了:变频器输出的PWM波形,实为数kHz乃至十几kHz的载波电压,在电机绕组供电回路中,还会产生各种分量的谐波电压。由电感属性可知,流过电感电流的变化速度越快,电感的感生电压也越高。电机绕组的感生电压比工频供电时上升了。在工频供电时暴露不出的绝缘缺点,因不耐高频载波下感生电压的冲击,于是绕组匝间或相间的电压击穿产生了。电机绕组的由相间、匝间短路导致了电机绕组的忽然短路,在运行中——模块炸毁了,电机付之一炬了。
变频器在起动初始阶段,因输出频率和电压均在较低的幅值内,负载电机存在故障时,虽引致较大的输出电流,但此电流往往在额定值以内,电流检测电路适时动作,变频器实行保护停机动作,模块无炸毁之虞。但若在全速(或近于全速)运行情形下,三相输出电压与频率均达较高的幅值,此时电机绕组若有电压击穿现象,会于瞬间形成巨大的浪涌电流,则逆变模块在电流检测电路动作之前,早就无法经受而炸裂毁损了。
由此看出,保障电路不是万能的,任何保护电路都有它的“软肋”所在。变频器对全速运行中,电机绕组的突发性电压击穿现象,是无能为力的,起不到有效性保护功用的。而不唯变频器维护电路,任何电机保护器,对此类突发故障,都不能实行有效性的保护。此类突发故障出现时,只能宣布:该台电机确实早已“亡故”了。
此类故障对变频器的逆变输出模块是致命的打击,无可逃避的。
其它由供电或负载方面引起的缘故,如过、欠压、负载重、甚至堵转引起的过流等故障,在变频器的保护电路正常的前提下,是能有效性维护模块安全的,模块的损坏机率将大为减少。在此不多研讨。
二、由变频器本身电路不好引致的模块毁损
1、由驱动电路不好对模块会致使一级危害由驱动电路的供电方法可知,一般由正、负两个电源供电。+15V电压提供IGBT管子的激励电压,使其开通。-5V提供IGBT管子的截止电压,使其准确和迅速的截止。当+15V电压缺乏或遗失时,相应的IGBT管子不能开通,若驱动电路的模块故障检测电路也能检测IGBT管子时,则变频器一投入运行信号,即可由模块故障检测电路报出OC信号,变频器实行保护停机动作,对模块几乎无危害性。
而万一-5V截止负压缺乏或遗失时(如同三相整流桥一样,我们可先把逆变输出电路看做一个逆变桥,则由IGBT管子构成了三个上桥臂和三个下桥臂,如U相上桥臂和U相下桥臂的IGBT管子。),当任一相的上(下)桥臂受激励而开通时,相应的下(上)桥臂IGBT管子则因截止负压的丢失,形成由IGBT管子的集-栅结电容对栅-射结电容的充电,造成管子的误导通,两管共通对直流电源形成了短路!其后果是:模块都炸飞了!
截止负压的丢失,一个是驱动IC毁坏所引致;还有也许是驱动IC后级的功率推动级(一般而言由两级互补式电压追随功率放大器构成)的下管损坏所致使;触发端子引线连接不良;再就是驱动电路的负供电支路不好或电源滤波电容失灵。而一旦出现上述现象之一,必定对模块形成致命的打击!是无可挽回的。
2、脉冲传递通道不好,也将对模块形成威胁
由CPU输出的6路PWM逆变脉冲,常经六反相(同相)缓冲器,再送入驱动IC的输入脚,由CPU到驱动IC,再到逆变模块的触发端子,6路信号中只要有一路停顿——
(1)、变频器有也许报出OC故障。逆变桥的下三桥臂IGBT管子,导通时的管压降是经模块故障检测电路检测处置的,而上三桥臂的IGBT管子,在小部分变频器中,有管压降检测,多数变频器中,是省去了管压降检测电路的。当遗失激励脉冲的IGBT管子,刚好是有管压降检测电路的,则遗失激发脉冲后,检测电路会报出OC故障,变频器停机保障;
(2)、变频器有也许出现偏相运转。遗失激励脉冲的该路IGBT管子,正是并未管压降检测电路的管子,只有截止负压存在,能使其准确截止。该相桥臂只有半波输出,引致变频器偏相运转,其后果是电机绕组中产生了直流成份,也形成较大的浪涌电流,从而导致模块的受冲击而毁坏!但毁损机率较第一种缘故为低。
若此路脉冲传递通道始终是断的,即使模块故障电路不能起到功用,但互感器等电流检测电路能起到功用,也是能起到保护效用的,但就怕这种传递通道因接触不好等故障缘故,时通时断,甚至有随机性开断现象,电流检测电路莫名所以,为时已晚反应,而使变频器致使“断断续续偏相”输出,形成较大冲击电流而毁坏模块。
而电机在此输出状况下会“跳动着”运行,发出“咯楞咯楞”的声响,发热量与损耗大幅度升高,也很容易毁坏。
3、电流检测电路和模块温度检测电路失灵或故障,对模块起不到有效性地过流和过热保护效用,因而引致了模块的损坏。
4、主直流回路的储能电容容量容量降低或失容后,直流回路电压的脉动成份增加,在变频器启动后,在空载和空载时尚不明显,但在带载起动过程中,回路电压浪起涛涌,逆变模块炸裂毁坏,保障电路对此也展现得不知所措。
对早已多年运转的变频器,在模块毁坏后,不能忽视对直流回路的储能电容容量的检查。电容的全然失容很少遇到,但一旦碰上,在带载启动过程中,将导致逆变模块的损坏,那也是确定无疑的!
三、质量拙劣、偷工减料的少部分国产变频器,模块极易毁损
这是人民劣根性的一种体现,中华民族之痒啊。差强人意,近几年变频器市场的竞争日渐猛烈,变频器的盈利空间也是更为狭小,但可以通过技术进步,提高生产力等方法来提高自身产品的竞争力。而使用以旧充新、以次充好、并用减少模块容量偷工减料的方法,来增加自己的市场占有率,实是不明智之举呀,纯属一个眼光短浅的短期行为呀。
1、质量粗劣、精制滥造,使得变频器故障保护电路的故障率升高,逆变模块因得不到保护电路的有效性保护,从而使模块破坏的机率升高。
2、逆变模块的容量选取,一般应达到额定电流的2.5倍以上,才有长期安全运转的保障。如30kW变频器,额定电流为60A,模块应选用150A至200A的。用100A的则偏小。但部分生产厂商,竟敢用100A模块安装!更有甚者,还有用旧模块和次品模块的。此类变频器不但在运行中易于破坏模块,而且在启动过程中,模块时常炸裂!现场安装此类变频器的工作人员都害了怕,远远地用一支木棒来按压操作面板的启动按键。
容量偏小的模块,又要能勉强运转,模块超负荷工作,维护电路形成同虚设(按变频器的标注功率容量来维护而不是按模块的实际上容量值来保障),模块不出现频繁炸掉,才真是不正常了。
这类机械,因价钱廉价,初上市仿佛很“火”,但用不住多长时间,厂家也只有倒闭一途了。
这第三种模块破坏的缘故原本不应当成为一种缘故的,但愿不远的将来,模块毁坏的缘故,只余下前两种缘故。