高壓變頻器的工作原理和常見故障分析

陳烘民

摘要：隨著社會經濟的高速發展，電力系統也在不斷發展與進步，在實際設施應用中，高壓變頻器在電力系統中占據著重要的地位以及發揮著重要的作用。但是，由于會受到各種因素的影響，導致在變頻器使用過程中會存在一些故障。為提高變頻器的安全性、可靠性，在實際運行中必須實施相應的措施。本文簡要分析高壓變頻器的工作原理，探討其中常見的故障，并在此基礎上探究高壓變頻器常見故障解決策略。

關鍵詞：高壓變頻器;工作原理;常見故障

在變頻器實際使用過程中，通過交流變頻器調速技術可以調速交流電機，這一技術具備保護功能完善、可靠性強、節電效果好、調速方法等優點。隨著社會的發展與進步，以及電力系統的發展速度的加快，變頻器的應用范圍也是越來越廣泛，但是，同時在檢修維護中出現的也有諸多問題。下文主要介紹高壓變頻器的調速裝置基本原理，分析高壓變頻器常見故障，并針對相應的故障探究相應的預防與處理方法。

1 變頻器概述

變頻器的工作原理，主要是應用電力半導體器件，在電力半導體器件通斷作用下，將工頻電源轉變為多種頻率的交流電源。然后將轉變的交流電源提供給電動機，以此改變電動機的轉速。現階段，對于高壓變頻器，多應用交直交功率單元多電平串聯技術。對于高壓變頻器，擁有對外接口，具備遠程控制與在線控制功能。相對于傳統調整方式，無論是調速精度、范圍、動態響應、通信功能、功率因素、低速轉矩、節約電能、使用方面、共組偶效率、智能控制方面都具備優良的性能，這些性能是傳統方式無法相比的。

2 變頻器優點

2.1 具備良好的節能效果

為保障生產過程中的可靠性，在諸多種類生產機械設備配套動力驅動裝置設計時，通常情況下，會為變頻器預留多余的電量。如果變頻器處于滿負荷工作，用于實現驅動裝置驅動的動力不會造成電源浪費，但是，很多多余的力矩都會造成有功功率，從而致使電能浪費。

2.2 延長設備使用壽命

引用變頻器實現設備啟動時，整個過程中對于電機只有很小的沖擊，能夠實現絕緣損耗的降低，在壓力或風量啟動時更加平穩;另外，還可以實現風機喘振或水泵水錘效應的降低。在變頻器處于低負荷狀態運行時，機械系統方面會加你高低轉速，能夠實現機械磨損的有效降低，從而能夠延長設備使用壽命。在機械沖擊與磨損等方面都得到降低的情況下，設備的使用壽命得以延長，從而能夠將設備維護成本有效降低下來。

2.3 提高自動化水平

在0-50HZ之間，對于變頻器的輸出效率能夠隨意調制，并且具備寬泛的頻率調節范圍，高度的調節精度，從而實現真正的無極調速，能夠有效實現自動化、網絡化控制，從而有效實現生產工藝控制的改善，產品質量方面的提升。

2.4 減小對電網的啟動沖擊

在使用變頻器過程中，電機應用軟啟動原理，只需要很小的啟動電流，并且啟動電流被限制在額定電流以下，對于電網的沖擊很小，而且沒有限制電機的啟動次數，對于需頻繁啟停設備的需求能夠很好地提供，在投入運行后，變頻器諧波較小，能夠減少電網污染。

2.5 減少電源的功率設備

如果變頻器處于全電壓狀態下運行，就需要電源電壓保持平穩實現設備的啟動，除此之外，還需要對電源的功率儲備進行相應的提高。在變頻技術應用的情況下，由于只需要較小的啟動電流，能夠在最大程度上降低對電源電壓的影響，從而可以大幅減小電源的功率儲備，以此降低能源消耗，減少資源浪費。

3 高壓變頻器工作原理

在高壓電輸入變頻器后，在變頻器內部功率系統正常的運行下，實現整流與逆變后，變頻器直接輸出高壓至電機，不再需要升壓變壓器部件的使用。對于高壓變頻器，功率單元都是三相輸入，應用這種方式的設備在技術可靠性方面都較好，而且能夠匹配高壓變頻器的性能與結構，從而提高設備的可靠性與維護性能。另外，還需要應用疊波技術，通過疊波技術能夠消除諧波，促使高壓變頻器能夠輸出接近標準的正弦波，正好符合高壓變頻器的實際工作需求的輸出電壓波形，從而有效改善高壓變頻器的輸出性能。

4 高壓變頻器故障分析

對于高壓變頻器存在的故障，主要可以分為六類，分別是電網波動故障、負載故障、環境溫度問題、電氣件質量問題、設置錯誤、通訊故障。其一，電網波動故障。如果供電電源存在故障，無論任何一種故障都會造成變頻器的故障。在出現問題時，供電系統的輕變頻器會實施保護動作，形成一定的電源波動，這一狀況將會導致器件損壞。其二、負載故障，工藝的改變產量增加負載發生變化等問題都會導致變頻器保障保護動作，對著這些故障的分析需要分析整個系統。其三，環境溫度問題，由于高壓變頻器內部應用的都是大功率電子元器件，這些器件很容易受到環境的影響，如果物理環境與電氣環境都沒有達到相應的標準與要求，就會導致高壓變頻器出現各種故障，因此，在實際應用過程中，應該為高壓變頻器提供適合的物理環境與電氣環境。

5 結束語

總而言之，作為一個智能設備，變頻器的整體結構比較復雜，其中任何一個器件出現問題都會導致故障的出現，因此檢修維修人員應當掌握變頻裝置的工作原理，全面了解變頻器的結構和各部分的作用，才能確保變頻器能夠長久運行。

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（作者單位：江蘇同芯電氣科技有限公司）2307B059-91C0-416A-94E0-4F13ED10951A