摘要:高壓變頻器作為如今工業領域內非常重要的節能設備，發揮著巨大的作用，但因其造價的昂貴及其位置的重要性，必須對它加以各種的保護，來保障變頻器的正常運行，本文介紹的是哈爾濱九州電氣生產的Ipower系列變頻器的各種保護裝置及保護原理，還有常見故障的解決方法，也為變頻器的日常檢查和維護提供參考。

　　關鍵詞:高壓變頻器 保護 故障處理

　　1.引言

　　Ipower系列高壓變頻器是采用多單元串聯結構的交-直交電壓源型變頻器，它通過多重疊加技術實現輸入、輸出電壓、電流波形的正弦化，諧波得到有效控制，減少了對電網和負載的污染是不需要濾波器的環保型高壓變頻器。同時它還有完備的保護裝置與措施來保護變頻器和負載，以杜絕和避免因各種復雜工況而造成的損失，為用戶創造更大的效益。

　　2.高壓變頻器的保護

　　2.1高壓變頻器的進線保護

　　進線保護是對用戶進線端以及變頻器的保護，其中包括防雷保護，接地保護，缺相保護，反相保護，不平衡度保護，過壓保護，變壓器保護等等。這些保護裝置一般都安裝在變頻器的輸入端，在運行變頻器之前得首先保證進線保護沒有問題，方可運行。

　　2.1.1防雷保護是通過安裝在旁路柜或變頻器輸入端的避雷器進型防雷保護，避雷器是一種能釋放雷電或兼能釋放電力系統操作過電壓能量，保護電工設備免受瞬時過電壓危害，又能截斷續流，不致引起系統接地短路的電器裝置。避雷器接于變頻器進線與地之間，與被保護變頻器并聯。當過電壓值達到規定的動作電壓時，避雷器立即動作，流過電荷，限制過電壓幅值，保護設備絕緣；電壓值正常后，避雷器又迅速恢復原狀，以保證系統正常運行，防止因雷擊而受到損害。

　　2.1.2接地保護是通過在變頻器進線端安裝零序互感器裝置，零序電流保護的原理是基于基爾霍夫電流定律，流入電路中任一節點的復電流的代數和等于零。在線路與電氣設備正常的情況下，各相電流的矢量和等于零，因此，零序電流互感器的二次側繞組無信號輸出，執行元件不動作。當發生某一相接地故障時的各相電流的矢量和不為零，故障電流使零序電流互感器的環形鐵芯中產生磁通，零序電流互感器的二次側感應電壓，反饋到主監控箱，進而發出保護命令，達到接地故障保護的目的。

　　2.1.3缺相、反相、不平衡度保護、過壓保護。缺相、反相、不平衡度保護，過壓保護主要是由變頻器進線電壓反饋版或電壓互感器進行進線電壓采集，再通過CPU板進行運算來判斷是否是缺相，反相，進線電壓是否平衡，是否過壓，因為如果輸入缺相，或反相，以及電壓不平衡或者過壓很容易造成變壓器燒毀，或是功率單元損壞，或者電機反轉。

　　2.1.4變壓器保護。Ipower系列高壓變頻器只要由三部分組成：變壓器柜，功率單元柜，控制柜組成，變壓器是采用切分式干式變壓器將高壓交流電變換成一系列不同角度的低電壓為功率單元供電，變壓器只能通過風冷進行冷卻，因此對變壓器的保護主要是通過變壓器的溫度進行保護，防止變壓器溫度過高，而造成變壓器線圈燒毀。在變壓器三相得線圈里放置溫度探頭，將溫度探頭的令一端連接到溫控裝置，該溫控裝置可以設施變壓器底部風機自動啟動溫度，告警溫度，和跳閘溫度，同時將各相線圈溫度顯示數來，如果溫度達到告警或跳閘值，溫控器會將信號送至PLC，將報警信息顯示在用戶界面，PLC會進行告警或跳閘保護。

　　2.2Ipower系列高壓變頻器的出線側保護

　　Ipower系列高壓變頻器的出線保護是對變頻器輸出側部分及負載的保護，包括輸出過壓保護，輸出過流保護，輸出短路保護，電機超溫保護等等。

　　2.2.1輸出過壓保護。輸出過壓保護是通過輸出側電壓采樣板對輸出電壓進行采集，如果輸出電壓過高，系統會自動報警。

　　2.2.2輸出過流保護。輸出過流保護是通過檢測輸出的霍爾采集的輸出電流，而進行比較判斷是否造成過流。

　　2.2.3輸出短路保護。針對電動機定子繞組及其引出線相間發生短路故障時所采取的保護措施。變頻器如果判斷輸出短路則立即對功率單元發出封鎖，停止運行。

　　3 Ipower系列高壓變頻器故障處理方法

　　Ipower系列高壓變頻器具有高度智能化運算水平和完善的故障檢測電路，并能對所有的故障提供精確的定位，在主控界面上做出明確的指示。在實際的運用中我們發現，常見的故障可分為控制通道異常、IGBT過流，過電壓故障等等。這里就常見的故障及產生的原因和處理方法進行分析。

　　3.1控制通道異常故障

　　控制通道異常故障通常由于PWM板與功率單元板之間的光纖通信造成的，一般由以下幾種情況：

　　1、光纖連接部位接觸不良或光纖頭脫落；

　　2、光纖信號發送/接收器內部堆積灰塵；

　　3、光纖折斷；

　　4、光纖通信控制板損壞；

　　在出現光纖故障的情況下，首先需要判斷是功率單元故障還是控制器側出現故障，可以通過對調光纖的方法進行判斷。將在控制器中光纖板上得同一相得任意一個功率單元對應的光纖與報故障的光纖進行對調，再次上電監控界面定位的光纖故障如果仍然在原位置，說明是光纖板損壞，反之，監控界面顯示的光纖故障已經更換位置，則說明是功率單元故障，此時可以考慮更換或維修故障功率單元。

　　3.2IGBT過流故障的原因及解決辦法

　　IGBT是高壓變頻器中最關鍵的功率器件，IGBT作為一種大功率的復合器件，存在著過流時可能發生鎖定現象而造成損壞的問題。為了提高系統的可靠性，采取了一些措施防止因過流而損壞。通常引起IGBT過流故障的原因有以下幾種：

　　1、變頻器輸出短路；

　　2、功率單元內IGBT被擊穿；

　　3、驅動檢測電路損壞

　　4、檢測電路被干擾；

　　檢測方法是根據監控界面顯示的故障定位找到對應得模塊，拆開檢查IGBT是否損壞，判斷的方法是找到功率單元內部直流母線的正極V+與負極V-，將萬用表的黑表筆接到V+上，紅表筆分別接到U,V上，用二極管檔，應該顯示0.4V左右的數值，反相則顯示無窮大；將紅表筆接到V-上，重復以上步驟，應得到相同的結果，否則可判斷IGBT損壞需要更換。

　　3.3過電壓故障原因及解決辦法

　　過電壓原因一般是是來自電源輸入側的過電壓，正常情況下電網電壓的波動在額定電壓的-10%～+10%以內，但是在特殊情況下。由于直流母線電壓隨著電源電壓上升，所以當電壓上升到保護值時，變頻器會因過電壓保護而跳閘。為避免輸入側過電壓可以改變變壓器的抽頭進行調節，此種方法只適合于現場電壓一直偏高的情況下，另外還可以考慮在電源輸入側增加吸收裝置，減少變頻器輸入側過電壓因素。

　　4結語

　　高壓大功率變頻器在工業生產中發揮著越來越關鍵的作用，而變頻器的日常維護也顯得更加重要，所以只有懂得高壓變頻器的各種保護功能和故障處理方法，才能妥善處理運行時發生的各種問題，隨著科技的不斷發展，高壓變頻器的功能和保護會更加完善，我國的高壓變頻器也會走向世界前列！

　　參考文獻：

　　[1]九州電氣IPOWER變頻器技術手冊，哈爾濱九州電氣2004

　　[2]高壓變頻器應用手冊仲明振趙相賓2009，04機械工業出版社

      作者簡介：

      于明濤（1982-），男， 本科， 工程師， 現在在九洲電氣中壓變頻試驗站變頻測試組組長