大功率變頻器的維護與檢修

張強

摘 要：主要闡述了大功率變頻器的檢修和維護情況，介紹了交-直-交PWM變頻器及其工作原理和大功率變頻器的維護與檢修，并通過實例闡述了大功率變頻器的維護和檢修過程。

關鍵詞：大功率變頻器；日常維護；定期檢修；變頻裝置

中圖分類號：TM921.51 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.22.095

大功率變頻器在工業領域應用得較多，在冶金行業中主要應用在軋鋼傳動方面。由交流調速取代直流調速，不僅提高了軋鋼能源的利用效率，還降低了維修工人的勞動強度，減少了修理費用。此外，在冶煉除塵風機、高爐鼓風機和水泵等中應用高壓大功率變頻器具有顯著的節能效益，將逐步取代傳統的擋板截流的調節方式，市場前景廣闊。目前，應用于軋機主傳動中的大功率變頻器主要有交-交變頻調速器和IGBT/IGCT交-直-交變頻調速器，下面重點闡述大功率交-直-交PWM變頻器的維護與檢修。

1 交-直-交PWM變頻器及其原理介紹

交-直-交PWM變頻調速系統調速幅度更大，應用更為廣泛，是交流調速系統的發展方向。交-直-交變頻器可分為電壓型和電流型兩種。由于硬件功能和控制方法等因素，電壓型變頻調速器應用更為廣泛。交-直-交PWM變頻器的原理為交流電源經整流變為直流電源，再通過逆變部分按照控制方式有規則地導通截止，使輸出頻率可變。交-直-交變頻調速系統主回路主要由整流環節、濾波環節和逆變環節三部分構成。整流環節是將交流電源變換為直流電源；濾波環節是吸收由整流環節和逆變器環節產生的電壓脈動，也是儲能環節；逆變環節是將直流電變換為交流電。

2 大功率變頻器的維護與檢修

大功率變頻器與其他電氣設備一樣，也需要日常的維護和檢修。變頻器在運行中的可靠性和使用壽命與其日常維護和檢修密不可分，尤其是一些不知名的品牌，一直在模仿國外知名品牌變頻器的外觀、電力電子元器件選件、控制技術和安全保護能力，但其性能與知名品牌變頻器之間還存在很大差距。這使得日常維護和定期檢修更為重要。

在溫度、濕度、灰塵等環境因素的影響下，變頻器中各元器件在運行中會逐漸發生變化。因此，為延長變頻器的使用壽命，對變頻器的日常維護和定期檢修必不可少。下面為變頻器的日常維護和定期檢修內容。

2.1 日常維護內容

日常維護內容包括：①檢查周圍環境溫度、濕度、灰塵情況，環境溫度最好維持在10～30 ℃之間，濕度最好保持在40%～60% RH之間，灰塵越少越好；②檢查柜體整流和逆變裝置是否有異常振動，柜內各裝置及其元器件是否正常工作，工作有無異音，裝置溫度是否正常，裝置周圍環境是否有異味。

2.2 定期檢修內容

2.2.1 整流部分

對于整流部分，要檢查的內容有：①進線電壓是否正常，進線電纜是否正常，有無過熱現象，電纜接頭是否緊固；②吸收保護裝置是否正常，進線斷路器是否正常，做分合閘試驗，并緊固各接線端子；③整流裝置母排是否有過熱情況，快熔是否良好；④內部可控硅有無損壞；⑤控制供電是否正常，電源板、控制板和控制操作面板是否正常；⑥通訊模板和通訊網絡是否正常；⑦整流裝置冷卻風機是否正常，做風機運行試驗；⑧制動單元和制動電阻是否正常，緊固各接線端子。

2.2.2 逆變部分

對于逆變部分，要檢查的內容有：①逆變功率單元是否正常，快熔是否完好；②電容組是否有漏液現象，阻容吸收板是否正常，脈沖板是否正常，內部IGBT是否良好；③控制供電是否正常，控制板、電源板和控制操作面板是否正常，通訊模板和通訊網絡是否正常；④逆變裝置冷卻風機是否正常，做風機運行試驗，并緊固各接線端子；⑤出線斷路器是否正常，做分合閘試驗；⑥電機測溫回路是否正常；⑦測試電機風機控制回路是否正常；⑧電機測速編碼器是否正常。

在定期檢修期間，需要逐個清潔拆卸下的元器件，并緊固所有端子和螺栓。這樣做可以降低變頻裝置的故障率，延長變頻裝置的在線使用壽命。

3 大功率變頻器的維護與檢修實例

某鋼廠某軋鋼生產線主傳動裝置使用了西門子6SE70系列變頻裝置，整流裝置為1 200～1 500 kW，逆變裝置為800～1 200 kW，曾經多次發生過逆變裝置內部IGBT、觸發板損壞，直流側快熔燒損等故障。通過分析，得出故障發生的原因為：①速度環PI參數設置不當，機械特性過硬，出現很小的速度波動都可能出現大電流，從而引起裝置內部元件損壞；②配電室環境較差，灰塵較多，致使裝置內部積塵較多，引起內部電氣元件短路。

對此采取了以下措施：重新調節速度環PI參數，然后在保證正常生產工藝的基礎上，降低P參數值，同時增大I參數，使系統機械特性偏軟一些，動態響應稍慢一些，從而有效減少生產過程中裝置內出現的沖擊大電流，起到保護逆變裝置的目的。

在變頻裝置日常維護中，要定期徹底清理內部的積塵，確保變頻裝置內部清潔，降低變頻裝置的故障率，延長裝置的使用壽命。下面介紹6SE70裝機裝柜型逆變器拆裝及內部清潔步驟：①拆除逆變裝置電容組左右兩側的固定螺栓。②拆除固定螺栓后，拆下電容組插頭，拉電容組左側把手，以電容組右側為軸開門旋轉，轉到45°左右（有些是旋轉90°），然后水平向上托起，使門軸脫離卡槽，取下電容組。取下電容組后，擦拭電容器內部，同時檢查電容組是否有漏液現象。如果有，就要及時統計更換。③拆除逆變器內阻容吸收板上的固定螺栓，然后用清潔劑清洗阻容吸收板。④拆除阻容吸收板下的絕緣片和銅排，然后用清潔劑清洗、擦拭絕緣片和銅排。⑤拆除觸發板上的光纖，然后用清潔劑清洗觸發板，同時使用酒精棉球擦拭光纖頭。⑥拆除IGBT模塊，對IGBT進行清潔，同時使用指針式萬能表測試IGBT模塊。⑦拆除左側通訊板和控制板，拆除螺栓，拉出抽屜并拆除電源板，然后清洗、擦拭通訊板、控制板和電源板。⑧按照拆除時從后向前的順序組裝逆變器各元器件，從而完成對逆變器的拆裝和清潔。

4 結束語

大功率變頻器與其他電氣設備一樣，日常維護和定期檢修工作必不可少。通過掌握大功率變頻器的工作和控制原理，加強對大功率變頻器運行環境和運行狀態的監測，并了解大功率變頻器拆裝清理的方法，使大功率變頻器保持良好的運行效果和正常的生產秩序。

參考文獻

[1]何金奎.變頻器運行故障分析與維修方法[J].有色設備，2005（06）.

〔編輯：王霞〕