高压变频器日常维护

高压变频器日常维护

郭志远齐国健

（内蒙古霍煤鸿骏铝电有限责任公司电力分公司内蒙古029200）

摘要：高压变频器在工厂生产实际中的应用非常广泛，本文在对高压变频器内部组成结构和工作原理进行论述的基础之上，分析了高压变频器常见故障的产生原因，并在此基础上对高压变频器运行以及停机期间的维护工作进行了总结，结合日常维护和故障检修两方面给出高压变频器的维护建议。

关键词：高压变频器；故障；诊断；维护

电力电子技术的不断发展对促进了电源技术的进步，与之配套的高压变频器的内部结构也日趋复杂，这在一定程度上也造成了高压变频器的故障率增高，因此，必须提高高压变频器的日常维护水平，并能够有针对性的排除高压变频器的常见故障，这样才能确保高压变频器长时间的可靠运行。

1高压变频器的结构及工作原理

1.1高压变频器的结构

高压变频器采用直接高压变换形式，由多个功率单元构成单元串联多电平的拓扑结构。每个功率单元输出交流低压，多个功率单元叠加后输出为所需的交流高压。以6kV每相五个功率单元串联为例，叠加后所构成的主回路拓扑。每个功率单元输入三相交流电压，经整流、逆变后输出单相交流电压，其有效值Ve≈693V，由于每相由五个相同的功率单元串联而成，所以相电压为3464V，三相的一端经过短接形成中性点，三相的另外三个端口线电压为6000V，可以直接驱动交流电动机，所以该级联式主回路拓扑又常常称为“单元串联多电平”直接高压变频器结构。

1.2移相变压器原理介绍

移相变压器电气原理：以6kV变频器输入变压器为例，变压器原边绕组为6kV，副边共十五个绕组分为三相。每个绕组为延边三角形接法，分别有0°、±12°、±24°等移相角度，每个绕组接一个功率单元。这种移相接法可以有效消除29次以下谐波。因此，采用移相变压器进行隔离降压不会对电网造成超过国家标准的谐波干扰。

1.3功率单元原理介绍

功率单元主要由输入熔断器、三相全桥整流器、滤波电容器组、IGBT逆变桥、直流母线和旁通回路构成，同时电子控制部件还包括电源、驱动、保护监测、通讯等组件组成的控制电路。电容器组根据单元电压选择并联或串联。每个功率单元由移相变压器的一组副边绕组供电，通过三相全桥整流器将交流输入变为直流，并将能量储存在电容器组中。功率单元接收主控系统发送的PWM信号并通过控制IGBT的工作状态，输出PWM电压波形。监控电路实时监控功率单元状态，并反馈回主控系统。在某一个功率单元出现重故障时，该级功率单元进入旁通状态，整个变频器可以继续工作，当引起旁通的故障原因消失之后，变频器退出旁通并自动恢复到原工作状态。将每相N个功率单元输出的PWM电压波形进行叠加，产生出2N+1个电压阶梯的多重化相电压波形，五个功率单元输出的PWM波形及叠加之后的相电压波形

1.4主控系统

主控系统包括主控板及其输入输出接口。主控板以专用高性能单片机为控制核心，另外使用EEPROM存储工程参数。主控板通过光纤通讯系统向各个功率单元传输PWM信号，并接收各个功率单元状态信息。主控板和人机界面之间使用光纤连接，通过人机界面的功能键，可以实现系统运行、停机、复位及功能参数设定和记录查询。

2.高压变频器的常见故障总结

2.1通电开机无响应

高压变频器内部有大量的开关元件和变频线圈，结构非常复杂，变频器通电后没有响应就是一种常见的故障，导致这种故障的主要原因集中在插头松动和熔断丝熔断这两类故障上，当出现开机无响应状况时，应对变频器电源模块进行检查，确定无断路情况的发生，同时还要经常检查线路板上的积尘状况，及时对其进行清理。

2.2不能带负载启动

高压变频器带负载启动失败时，应首先确定空载启动是否正常，如果正常就可以判断造成这种故障的主要原因就是变频器采用的恒转矩启动方式，这种故障通常可以通过选择合理的加减速时间来消除。

2.3电机转速不随变频器功率提高而上升

高压变频器启动后功率提高很快，而电动机的转速却没有明显的提高，造成这种故障的原因就是频率增益的设定不合理，可以通过改变频率增益来消除故障。

2.4重载过流

当高压变频器在正常运行期间突然出现负载电流增加同时电机转速下降时，就表示此时变频器处于重载过流运行状态，这种状态很容易造成变频器或者电机烧毁故障。造成这种故障的原因一方面是由于电机本身的电气故障，另外一方面就是电机与变频器之间的传动比设定有问题，这种情况可以通过增加传动比来提高变频器带负载能力。

3高压变频器日常维护

3.1保证人身安全与设备安全

操作人员必须熟悉变频器的基本原理、功能特点、指标等，具有变频器的运行经验，无关人员不得随意操作变频器。注意高压危险，还要注意等功率模块中的电容器充分放电后，再进行作业。使用人员在设备安装和投入运行前，务必严格遵守操作规程。一定要注意人身安全和设备安全。在做任何维护和检修工作之前，严格按照操作规程。确认无发热元件和不带电之前，千万不要触摸柜内任何部位。在检修时，一定要将高压切断并检查所有单元的指示灯完全熄灭才能更换或测量。不要使高压电源误接到变频器的输出端，这样会使变频器内部器件发生爆炸。不要用高压摇表测量变频器的输出绝缘，这可能会使功率单元中的开关器件受损。变压器进行耐压试验时，需要将所有功率单元同变频器断开，并且将温控仪同测温探头断开。

3.2高压变频器抗干措施

（1）高压变频器的输入或输出端加装电感式磁环滤波器。有助于抑制高次谐波。

（2）根据现场情况加绕在高压变频器控制信号端或模拟信号给定端的进线上。装有高压变频器的电控柜中，动力线和信号线应分开穿管走线，金属软管应接地良好。

（3）模拟信号线要选用屏蔽线，单端在高压变频器处接仿真地。还可通过调整高压变频器的载频来改善干扰。

（4）外配计算机或仪表的供电要和高压变频器的动力装置供电分开，尽量避免共享一个内部变压器。在受干扰的仪表设备方面也要进行独立屏蔽，市场上的温控器、PID调节器、PLC、传感器或变送器等仪表，都要加装金属屏蔽外壳并与保安地相连。必要时，可在此类仪表的电源进线端加装上述的电感式磁环滤波器。

3.3日常巡检

日常巡查时应该注意以下事项，即使发现问题及时处理.认真监视并记录变频器人机界面上的各显示参数，发现异常应即时反映，认真监视并记录变频室的环境温度，环境温度应在-5℃～40℃之间。移相变压器的温升不能超过130℃。夏季温度较高时，应加强变频器安装场地的通风散热。确保周围空气中不含有过量的尘埃，酸、盐、腐蚀性及爆炸性气体。

夏季是多雨季节，应防止雨水进入变频器内部。变频器柜门上的过滤网通常每周应清扫一次；如工作环境灰尘较多，清扫间隔还应根据实际情况缩短。变频器正常运行中，一张标准厚度的A4纸应能牢固的吸附在柜门进风口过滤网上。变频室必须保持干净整洁，应根据现场实际情况随时清扫。变频室的通风、照明必须良好，通风散热设备能够正常运转。

3.4变频器停机后的维护

（1）当变频器停机后，我们同时需要注意对其维护，以确保变频器得到好的保护，防止其受到损害，影响其使用寿命。用带塑料吸嘴的吸尘器彻底清洁变频器柜内外，保证设备周围无过量的尘埃。

（2）检查变频室的通风、照明设备，确保通风设备能够正常运转。检查变频器内部电缆问的连接应正确、可靠。

（3）检查变频器柜内所有接地应可靠，接地点无生锈每隔半年（内）应再紧同一次变频器内部电缆的各连接螺母。变频器长时间停机后恢复运行，应测量变频器绝缘，应当使用2500V兆欧表。测试绝缘合格后，才能启动变频器。检查所有电气连接的紧固性，查看各个同路是否有异常的放电痕迹，是否有怪味、变色，裂纹、破损等现象。每次维护变频器后，要认真检查有无遗漏的螺丝及导线等，防止小金属物品造成变频器短路事故。特别是对电气回路进行较大改动后，确保电气连接线的连接正确、可靠，防止反送电事故的发生。

结束语

高压变频器已经越来越广泛的应用于工业生产的各个方面，高压变频器一旦发生故障，对于电力系统供应、工业生产等都会产生严重的影响。因此，必须要加强对高压变频器的日常维护。本论文对于高压变频器的常见故障进行了分析探讨，并有针对性的给出了日常维护的建议和措施，对于高压变频器的维护和故障管理具有很好的促进意义。

参考文献：

[1]周志敏，纪爱华.变频器的典型故障原因及处理方法[M].北京：电子工业出版社，2010.

[2]倚鹏.高压大功率变频器技术原理与应用（电子版）[M].北京：人民邮电出版社，2008.