浅谈高压变频器的各种保护及故障处理

　　摘要:高压变频器作为如今工业领域内非常重要的节能设备，发挥着巨大的作用，但因其造价的昂贵及其位置的重要性，必须对它加以各种的保护，来保障变频器的正常运行，本文介绍的是哈尔滨九州电气生产的Ipower系列变频器的各种保护装置及保护原理，还有常见故障的解决方法，也为变频器的日常检查和维护提供参考。

　　关键词:高压变频器 保护 故障处理

　　1.引言

　　Ipower系列高压变频器是采用多单元串联结构的交-直交电压源型变频器，它通过多重叠加技术实现输入、输出电压、电流波形的正弦化，谐波得到有效控制，减少了对电网和负载的污染是不需要滤波器的环保型高压变频器。同时它还有完备的保护装置与措施来保护变频器和负载，以杜绝和避免因各种复杂工况而造成的损失，为用户创造更大的效益。

　　2.高压变频器的保护

　　2.1高压变频器的进线保护

　　进线保护是对用户进线端以及变频器的保护，其中包括防雷保护，接地保护，缺相保护，反相保护，不平衡度保护，过压保护，变压器保护等等。这些保护装置一般都安装在变频器的输入端，在运行变频器之前得首先保证进线保护没有问题，方可运行。

　　2.1.1防雷保护是通过安装在旁路柜或变频器输入端的避雷器进型防雷保护，避雷器是一种能释放雷电或兼能释放电力系统操作过电压能量，保护电工设备免受瞬时过电压危害，又能截断续流，不致引起系统接地短路的电器装置。避雷器接于变频器进线与地之间，与被保护变频器并联。当过电压值达到规定的动作电压时，避雷器立即动作，流过电荷，限制过电压幅值，保护设备绝缘;电压值正常后，避雷器又迅速恢复原状，以保证系统正常运行，防止因雷击而受到损害。

　　2.1.2接地保护是通过在变频器进线端安装零序互感器装置，零序电流保护的原理是基于基尔霍夫电流定律，流入电路中任一节点的复电流的代数和等于零。在线路与电气设备正常的情况下，各相电流的矢量和等于零，因此，零序电流互感器的二次侧绕组无信号输出，执行元件不动作。当发生某一相接地故障时的各相电流的矢量和不为零，故障电流使零序电流互感器的环形铁芯中产生磁通，零序电流互感器的二次侧感应电压，反馈到主监控箱，进而发出保护命令，达到接地故障保护的目的。

　　2.1.3缺相、反相、不平衡度保护、过压保护。缺相、反相、不平衡度保护，过压保护主要是由变频器进线电压反馈版或电压互感器进行进线电压采集，再通过CPU板进行运算来判断是否是缺相，反相，进线电压是否平衡，是否过压，因为如果输入缺相，或反相，以及电压不平衡或者过压很容易造成变压器烧毁，或是功率单元损坏，或者电机反转。

　　2.1.4变压器保护。Ipower系列高压变频器只要由三部分组成：变压器柜，功率单元柜，控制柜组成，变压器是采用切分式干式变压器将高压交流电变换成一系列不同角度的低电压为功率单元供电，变压器只能通过风冷进行冷却，因此对变压器的保护主要是通过变压器的温度进行保护，防止变压器温度过高，而造成变压器线圈烧毁。在变压器三相得线圈里放置温度探头，将温度探头的令一端连接到温控装置，该温控装置可以设施变压器底部风机自动启动温度，告警温度，和跳闸温度，同时将各相线圈温度显示数来，如果温度达到告警或跳闸值，温控器会将信号送至PLC，将报警信息显示在用户界面，PLC会进行告警或跳闸保护。

　　2.2Ipower系列高压变频器的出线侧保护

　　Ipower系列高压变频器的出线保护是对变频器输出侧部分及负载的保护，包括输出过压保护，输出过流保护，输出短路保护，电机超温保护等等。

　　2.2.1输出过压保护。输出过压保护是通过输出侧电压采样板对输出电压进行采集，如果输出电压过高，系统会自动报警。

　　2.2.2输出过流保护。输出过流保护是通过检测输出的霍尔采集的输出电流，而进行比较判断是否造成过流。

　　2.2.3输出短路保护。针对电动机定子绕组及其引出线相间发生短路故障时所采取的保护措施。变频器如果判断输出短路则立即对功率单元发出封锁，停止运行。

　　3 Ipower系列高压变频器故障处理方法

　　Ipower系列高压变频器具有高度智能化运算水平和完善的故障检测电路，并能对所有的故障提供精确的定位，在主控界面上做出明确的指示。在实际的运用中我们发现，常见的故障可分为控制通道异常、IGBT过流，过电压故障等等。这里就常见的故障及产生的原因和处理方法进行分析。

　　3.1控制通道异常故障

　　控制通道异常故障通常由于PWM板与功率单元板之间的光纤通信造成的，一般由以下几种情况：

　　1、光纤连接部位接触不良或光纤头脱落;

　　2、光纤信号发送/接收器内部堆积灰尘;

　　3、光纤折断;

　　4、光纤通信控制板损坏;

　　在出现光纤故障的情况下，首先需要判断是功率单元故障还是控制器侧出现故障，可以通过对调光纤的方法进行判断。将在控制器中光纤板上得同一相得任意一个功率单元对应的光纤与报故障的光纤进行对调，再次上电监控界面定位的光纤故障如果仍然在原位置，说明是光纤板损坏，反之，监控界面显示的光纤故障已经更换位置，则说明是功率单元故障，此时可以考虑更换或维修故障功率单元。

　　3.2IGBT过流故障的原因及解决办法

　　IGBT是高压变频器中最关键的功率器件，IGBT作为一种大功率的复合器件，存在着过流时可能发生锁定现象而造成损坏的问题。为了提高系统的可靠性，采取了一些措施防止因过流而损坏。通常引起IGBT过流故障的原因有以下几种：

　　1、变频器输出短路;

　　2、功率单元内IGBT被击穿;

　　3、驱动检测电路损坏

　　4、检测电路被干扰;

　　检测方法是根据监控界面显示的故障定位找到对应得模块，拆开检查IGBT是否损坏，判断的方法是找到功率单元内部直流母线的正极V+与负极 V-，将万用表的黑表笔接到V+上，红表笔分别接到U,V上，用二极管档，应该显示0.4V左右的数值，反相则显示无穷大;将红表笔接到V-上，重复以上步骤，应得到相同的结果，否则可判断IGBT损坏需要更换。

　　3.3过电压故障原因及解决办法

　　过电压原因一般是是来自电源输入侧的过电压，正常情况下电网电压的波动在额定电压的-10%～+10%以内，但是在特殊情况下。由于直流母线电压随着电源电压上升，所以当电压上升到保护值时，变频器会因过电压保护而跳闸。为避免输入侧过电压可以改变变压器的抽头进行调节，此种方法只适合于现场电压一直偏高的情况下，另外还可以考虑在电源输入侧增加吸收装置，减少变频器输入侧过电压因素。

　　4结语

　　高压大功率变频器在工业生产中发挥着越来越关键的作用，而变频器的日常维护也显得更加重要，所以只有懂得高压变频器的各种保护功能和故障处理方法，才能妥善处理运行时发生的各种问题，随着科技的不断发展，高压变频器的功能和保护会更加完善，我国的高压变频器也会走向世界前列!

　　参考文献：

　　[1]九州电气IPOWER变频器技术手册，哈尔滨九州电气2004

　　[2]高压变频器应用手册仲明振赵相宾2009，04机械工业出版社