變頻器逆變模塊燒壞的原因分析

1、一、由負載異常引起的損壞誠然，變頻器的保護電路已經(jīng)相當完善。對價值昂貴的逆變模塊的保護，各個變頻器廠家都在其保護電路上做足了功夫，從輸出電流檢測到驅(qū)動電路的IGBT管壓降檢測，并努力追求以最快的應(yīng)變速度實施最快速的過載保護！從電壓檢測到電流檢測， 從模塊溫度檢測到缺相輸出檢測等，還未見有哪種電器的保護電路，像變頻器這樣做得專注而投入。而變頻器的銷售人員，提到變頻器的性能時，也必提及變頻器的保護功能，常常不自覺地對用戶許諾：用上變頻器，其全面的保護功能，你的電機就不容易燒了。 這位銷售人員不知道， 這句許諾， 將給自己帶來極大的被動！用上變頻器，電機真的不會燒嗎？我的答案是：相對于工頻供電，用上

2、變頻器，電機倒是更容易燒了，而電機的容易燒，使得變頻器逆變模塊也容易一塊報銷”掉。變頻器的靈敏的過流保護電路，在此處偏偏手足無措， 起不到絲毫作用。 這是導致變頻器模塊損壞的一大 外部原因。聽我道出其中原委。一臺電機，在工頻狀態(tài)下能夠運行， 雖然運行電流較之額定電流稍大， 長時間的運行有 一定的溫升。這是一臺帶病的電機， 在燒掉之前確實是能夠運行的。 但接入變頻器后，會出 現(xiàn)頻繁過載，以至不能運行。這還不要緊。一臺電機，在工頻狀態(tài)下能夠運行，用戶已經(jīng)正常使用多年了，請注意多年”兩個字。用戶想到要節(jié)約電費，或因工藝改造的原因，需要進行變頻改造。但接入變頻器后， 會頻跳 0C故障，這是好的，保護停

3、機了，模塊沒有壞掉?？膳碌氖牵冾l器并不馬上跳0C故障，而是毫無來由地在運行中 一一運行了才三、兩天的光景，模塊炸掉了，電機燒毀了。用戶賴 了銷售人員一把：你裝的變頻器質(zhì)量差，燒了我的電機，你要賠我的電機！在此之前，電機好像是是真的沒有問題，運行得好好的，測測運行電流，因為負荷較輕，才達到一半的額定電流；測測三相供電，380V,平衡和穩(wěn)定得很。真像是變頻器的損壞，連帶著損壞了電機。我要是在場的話，就會這樣主公道：不怨變頻器，是你的電機已經(jīng)病入膏肓”突然發(fā)作，捎帶著損壞了變頻器！運行多年的電機，因電機的運行溫升和受潮等原因，繞組的絕緣程度已大大降低，甚至有了明顯的絕緣缺陷， 處于電壓擊穿的臨界點

4、上。工頻供電情況下，電機繞組輸入的是三相50Hz的正弦波電壓，繞組產(chǎn)生的感生電壓也較低，線路中的浪涌分量較小，電機絕緣程度 的降低，也許只是帶來了并不起眼的漏電流”但繞組的匝間和相間， 還未能產(chǎn)生電壓擊穿現(xiàn)象，電機還在 正常運行”應(yīng)該說，隨著絕緣老化程度的進一步加深，即使還是在工頻供 電情況下，相信在不遠的將來，該臺電機終會因絕緣老化造成相間或繞組間的電壓擊穿而燒 毀。但問題是，現(xiàn)在并沒有燒毀。接入變頻器后，電機的供電條件由此變得惡劣”了：變頻器輸出的 PWM波形，實為數(shù)kHz乃至十幾kHz的載波電壓，在電機繞組供電回路中，還會產(chǎn)生各種分量的諧波電壓。由 電感特性可知，流過電感電流的變化速度越

5、快，電感的感生電壓也越高。電機繞組的感生電壓比工頻供電時升高了。 在工頻供電時暴露不出的絕緣缺陷， 因不耐高頻載波下感生電壓的 沖擊，于是繞組匝間或相間的電壓擊穿產(chǎn)生了。 電機繞組的由相間、 匝間短路造成了電機繞 組的突然短路，在運行中 一一模塊炸掉了，電機燒毀了。變頻器在起動初始階段，因輸出頻率和電壓均在較低的幅值內(nèi)，負載電機存在故障時， 雖造成較大的輸出電流，但此電流往往在額定值以內(nèi)，電流檢測電路及時動作， 變頻器實施保護停機動作，模塊無炸毀之虞。但若在全速（或近于全速）運行情況下，三相輸出電壓與 頻率均達較高的幅值， 此時電機繞組若有電壓擊穿現(xiàn)象，會于瞬間形成極大的浪涌電流，則逆變模塊在

6、電流檢測電路動作之前，已經(jīng)無法承受而炸裂損壞了。由此看出，保護電路不是萬能的， 任何保護電路都有它的 軟肋”所在。變頻器對全速運 行中，電機繞組的突發(fā)性電壓擊穿現(xiàn)象， 是無能為力的，起不到有效保護作用的。 而不唯變 頻器保護電路，任何電機保護器，對此類突發(fā)故障，都不能實施有效的保護。 此類突發(fā)故障 出現(xiàn)時，只能宣告：該臺電機確實已經(jīng) 壽終正寢”了。此類故障對變頻器的逆變輸出模塊是致命的打擊，無可逃避的。其它由供電或負載方面引起的原因， 如過、欠壓、負載重、甚至堵轉(zhuǎn)引起的過流等故障， 在變頻器的保護電路正常的前提下， 是能有效保護模塊安全的，模塊的損壞機率將大為減小。 在此不多討論。二、由變頻器

7、本身電路不良造成的模塊損壞1、由驅(qū)動電路不良對模塊會造成一級危害由驅(qū)動電路的供電方式可知，一般由正、負兩個電源供電。+15V電壓提供IGBT管子的激勵電壓，使其開通。-5V提供IGBT管子的截止電壓，使其可靠和快速的截止。當+15V電壓不足或丟失時，相應(yīng)的IGBT管子不能開通，若驅(qū)動電路的模塊故障檢測電路也能檢測IGBT管子時，則變頻器一投入運行信號，即可由模塊故障檢測電路報出0C信號，變頻器實施保護停機動作，對模塊幾乎無危害性。而萬一 -5V截止負壓不足或丟失時（如同三相整流橋一樣，我們可先把逆變輸出電路看 成一個逆變橋，則由IGBT管子組成了三個上橋臂和三個下橋臂，如U相上橋臂和U相下橋臂

8、的IGBT管子。），當任一相的上（下）橋臂受激勵而開通時，相應(yīng)的下（上）橋臂IGBT管子則因截止負壓的丟失，形成由IGBT管子的集-柵結(jié)電容對柵-射結(jié)電容的充電，導致管子的誤導通，兩管共通對直流電源形成了短路！其后果是：模塊都炸飛了！截止負壓的丟失，一個是驅(qū)動IC損壞所造成；還有可能是驅(qū)動IC后級的功率推動級（通 常由兩級互補式電壓跟隨功率放大器組成）的下管損壞所造成； 觸發(fā)端子引線連接不良； 再就是驅(qū)動電路的負供電支路不良或電源濾波電容失效。而一旦出現(xiàn)上述現(xiàn)象之一， 必將對模塊形成致命的打擊！是無可挽回的。2 、脈沖傳遞通路不良，也將對模塊形成威脅由CPU輸出的6路PWM逆變脈沖，常經(jīng)六反相

9、（同相）緩沖器，再送入驅(qū)動IC的輸入腳， 由CPU到驅(qū)動IC,再到逆變模塊的觸發(fā)端子，6路信號中只要有一路中斷 （1 ）、變頻器有可能報出 0C故障。逆變橋的下三橋臂IGBT管子，導通時的管壓降是經(jīng)模塊 故障檢測電路檢測處理的，而上三橋臂的IGBT管子，在小部分變頻器中，有管壓降檢測，大部分變頻器中，是省去了管壓降檢測電路的。當丟失激勵脈沖的IGBT管子，恰好是有管壓降檢測電路的，則丟失激勵脈沖后，檢測電路會報出0C故障，變頻器停機保護；（2）、變頻器有可能出現(xiàn)偏相運行。丟失激勵脈沖的該路IGBT管子，正是沒有管壓降檢測電路的管子，只有截止負壓存在，能使其可靠截止。該相橋臂只有半波輸出，導致變

10、頻器偏 相運行，其后果是電機繞組中產(chǎn)生了直流成分，也形成較大的浪涌電流， 從而造成模塊的受沖擊而損壞！但損壞機率較第一種原因為低。若此路脈沖傳遞通路一直是斷的，即使模塊故障電路不能起到作用，但互感器等電流檢測電路能起到作用，也是能起到保護作用的， 但就怕這種傳遞通路因接觸不良等故障原因，時通時斷，甚至有隨機性開斷現(xiàn)象，電流檢測電路莫名所以，來不及反應(yīng)，而使變頻器造成斷續(xù)偏相”輸出，形成較大沖擊電流而損壞模塊。而電機在此輸出狀態(tài)下會 跳動著”運行，發(fā)出 咯楞咯楞”的聲音，發(fā)熱量與損耗大幅度上升， 也很容易損壞。3、電流檢測電路和模塊溫度檢測電路失效或故障，對模塊起不到有效地過流和過熱保護作用，因

11、而造成了模塊的損壞。4、主直流回路的儲能電容容量容量下降或失容后，直流回路電壓的脈動成分增加，在變頻器啟動后，在空載和空載時尚不明顯，但在帶載起動過程中，回路電壓浪起濤涌， 逆變模塊炸裂損壞，保護電路對此也表現(xiàn)得無所適從。對已經(jīng)多年運行的變頻器， 在模塊損壞后，不能忽略對直流回路的儲能電容容量的檢查。電容的完全失容很少碰到， 但一旦碰上，在帶載啟動過程中， 將造成逆變模塊的損壞， 那也是 確定無疑的！三、質(zhì)量低劣、偷工減料的少部分國產(chǎn)變頻器，模塊極易損壞這是國民劣根性的一種體現(xiàn)，民族之癢啊。不錯，近幾年變頻器市場的競爭日趨激烈，變頻器的利潤空間也是越來越狹窄，但可以通過技術(shù)進步， 提高生產(chǎn)力等

12、方式來提高自身產(chǎn)品的競爭力。而采用以舊充新、以次充好、并用減小模塊容量偷工減料的方式，來增加自己的市場占有率，實是不明智之舉呀，純屬一個目光短淺的短期行為呀。1、質(zhì)量低劣、精制濫造，使得變頻器故障保護電路的故障率上升，逆變模塊因得不到保護電路的有效保護，從而使模塊損壞的機率上升。2、 逆變模塊的容量選取，一般應(yīng)達到額定電流的2.5倍以上，才有長期安全運行的保障。如 30kW變頻器，額定電流為 60A,模塊應(yīng)選用150A至200A的。用100A的則偏小。但部分生產(chǎn) 廠商，竟敢用100A模塊安裝！更有甚者，還有用舊模塊和次品模塊的。此類變頻器不但在運行中容易損壞模塊，而且在啟動過程中，模塊常常炸裂！現(xiàn)場安裝此類變頻器的工作人員 都害了怕，遠遠地用一支木棍來按壓操作面板的啟動按鍵。容量偏小的模塊，又要能勉強運行，模塊超負荷工作，保護電路形成同虛設(shè)（按變頻