前言：一個(gè)品質(zhì)良好的變頻器都應(yīng)該通過產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證及其完整的試驗(yàn)，試驗(yàn)類型包括型式試驗(yàn)(Typetest)、出廠試驗(yàn)、抽樣試驗(yàn)、選擇(專門)試驗(yàn)、驗(yàn)收試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試試驗(yàn)等。溫升試驗(yàn)是型式試驗(yàn)里的很重要的一項(xiàng)試驗(yàn)，其溫升值可間接反映出變頻器的工藝結(jié)構(gòu)及電氣設(shè)計(jì)水平、多種缺陷及故障隱患等。溫升的上限值過高會(huì)造成因過載、過流、環(huán)境溫度增加而燒毀變頻器。溫升的上限值過低會(huì)帶來變頻器的體積過大、成本增加等不利因素。變頻器的故障率隨溫度升高而成指數(shù)上升，使用壽命隨溫度升高而成指數(shù)下降，環(huán)境溫度升高10度，變頻器使用壽命減半。所以應(yīng)保證變頻器的使用溫度，認(rèn)真考慮其散熱問題。

溫升試驗(yàn)的目的在于測(cè)定變頻器在額定條件下運(yùn)行時(shí)，各部件的溫升是否超過規(guī)定的極限溫升。試驗(yàn)應(yīng)在規(guī)定的額定電流和工作制，以及在最不利的冷卻條件下進(jìn)行。

大功率變頻器的溫升試驗(yàn)涉及負(fù)載、能耗等問題，合理的試驗(yàn)方法可以達(dá)到節(jié)能、方便的要求。

1、試驗(yàn)依據(jù)

2002年制定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T12668.2-2002《調(diào)速電氣傳動(dòng)系統(tǒng)第二部分：一般要求—低壓交流變頻電氣傳動(dòng)系統(tǒng)額定值的規(guī)定》給出了低壓變頻器一般額定值規(guī)定，在7.3.2“CDM/BDM的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)”中對(duì)于溫升的“試驗(yàn)方法”按《半導(dǎo)體變流器基本要求的規(guī)定》GB/T3859.1-1993的6.4.6規(guī)定執(zhí)行。在7.4.2.5“電氣傳動(dòng)系統(tǒng)”的專門試驗(yàn)中提到溫升試驗(yàn)“在要求的最大負(fù)載下，以最低轉(zhuǎn)速、基本轉(zhuǎn)速和最大轉(zhuǎn)速進(jìn)行溫升試驗(yàn)。溫升試驗(yàn)進(jìn)行到所有溫度都穩(wěn)定為止”。

在GB/T3859.1-1993的“檢驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)”中6.4.6“溫升試驗(yàn)”中給出了具體要求：溫升試驗(yàn)的目的在于測(cè)定變流器在額定條件下運(yùn)行時(shí)各部件的溫升是否超過規(guī)定的極限溫升。半導(dǎo)體器件的溫升極限可以是規(guī)定點(diǎn)（例如外殼）的最高溫升，也可以是等效結(jié)溫，由制造廠決定。變流器各部位的極限溫升如表1所示。

                                                                表1：變頻器各部位的極限溫升

在送審的《調(diào)速電氣傳動(dòng)系統(tǒng)第5-1部分：安全要求：電氣、熱和能量》（GB12668.5.1）標(biāo)準(zhǔn)中，給出了“防觸電、熱和能量危險(xiǎn)的保護(hù)”的規(guī)定“當(dāng)按照設(shè)備的額定值進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，設(shè)備及其組成部分所達(dá)到的溫度應(yīng)當(dāng)不超過表15中給出的溫度”。對(duì)“橡膠絕緣導(dǎo)線或熱塑絕緣導(dǎo)線、用戶端子、母線和連接片或接線柱、絕緣系統(tǒng)、電容器、印制線路板”等“內(nèi)部材料和部件的最大測(cè)量溫度”做出了說明

在電力系統(tǒng)DLT339-2010《低壓變頻調(diào)速裝置技術(shù)條件》中對(duì)溫升有下列要求：

2、試驗(yàn)方案：電機(jī)對(duì)拖電能回饋法溫升試驗(yàn)

根據(jù)試驗(yàn)條件、被試機(jī)功率大小可選擇不同的試驗(yàn)方法，如小功率變頻器可采用等效法溫升試驗(yàn)（采用可調(diào)電阻、可調(diào)電抗器構(gòu)成的模擬負(fù)載，由于不宜調(diào)節(jié)，功耗大等缺點(diǎn)則很少采用）、通常采用模擬法（機(jī)組試驗(yàn)設(shè)備）進(jìn)行溫升試驗(yàn)、

采用電機(jī)對(duì)拖交流電能回饋法，試驗(yàn)主電路示意圖如圖1所示。本方法是采用兩臺(tái)同功率的三相異步電機(jī)同軸連接。陪試機(jī)通過工頻啟動(dòng)后，變頻器利用速度追蹤功能驅(qū)動(dòng)電機(jī)跟隨陪試機(jī)，變頻器輸出頻率略高于工頻，陪試機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，消耗電能回饋電網(wǎng)。

                                                                             圖1：對(duì)拖回饋法試驗(yàn)

普傳科技采用此方法進(jìn)行的溫升試驗(yàn)，線路簡(jiǎn)單，能源消耗少，測(cè)試數(shù)據(jù)可信。采用埋置檢溫計(jì)法將電阻檢溫計(jì)、熱電耦或半導(dǎo)體熱敏元件埋植于變頻器內(nèi)部不能觸及的部位，如IGBT在散熱器的固定處(至少2點(diǎn))、整流橋在散熱器固定處等，經(jīng)連接導(dǎo)線引到變頻器外的二次儀表，通過溫度儀表顯示讀數(shù)，從而測(cè)定溫度值。在測(cè)量時(shí)應(yīng)控制測(cè)量電流的大小和通電時(shí)間，以免因測(cè)量電流引起的發(fā)熱而帶來誤差。每個(gè)檢測(cè)元件應(yīng)與被檢測(cè)點(diǎn)表面緊密相貼，以有效的防止測(cè)溫元件受到冷卻介質(zhì)的影響。

試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)如圖2所示

                                                                    圖2變頻器溫升試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)

實(shí)際試驗(yàn)時(shí)，被試變頻器（220KW）驅(qū)動(dòng)電機(jī)（M2，電流超過變頻器額定輸出電流1.2倍以上）先運(yùn)行到50Hz，然后由調(diào)壓器再將另一臺(tái)電機(jī)(M1)減壓運(yùn)行（注意相位），慢慢升到工頻（50Hz）。這時(shí)兩臺(tái)電機(jī)同頻運(yùn)行。測(cè)試時(shí)將變頻器頻率稍上調(diào)（高于50Hz，調(diào)整電流輸出額定值），帶動(dòng)M2電機(jī)運(yùn)行，M2處于發(fā)電狀態(tài)，能量回饋電網(wǎng)。用很少的能量消耗即可完成大功率變頻器的溫升試驗(yàn)。

3、試驗(yàn)方法與儀器的選擇

溫升試驗(yàn)時(shí)應(yīng)滿足國(guó)標(biāo)中的環(huán)境條件要求，變頻器周圍空氣溫度在+10℃~+40℃之間，測(cè)量時(shí)至少用兩個(gè)溫度計(jì)，均勻分布在變頻器的周圍，放置在被試變頻器高度的0.5m處離開被試變頻器的距離約1m。

溫升應(yīng)盡可能在規(guī)定點(diǎn)測(cè)量。如果變頻器的額定值不是基于連續(xù)工作制，則應(yīng)測(cè)量主電路部件和冷卻系統(tǒng)的熱阻抗。對(duì)主電路的半導(dǎo)體器件，應(yīng)測(cè)量若干個(gè)器件。其中應(yīng)包括冷卻條件最差的器件。記錄半導(dǎo)體器件規(guī)定部位的溫升和計(jì)算等效結(jié)溫，并以此說明在考慮了并聯(lián)器件的均流情況之后，裝置能承受規(guī)定的負(fù)載而不超過規(guī)定的最高等效結(jié)溫。

變頻器處于規(guī)定的通風(fēng)和散熱條件下，輸入電壓為額定電壓，裝置輸出為額定電流，測(cè)試其主要部件溫升，如散熱器、IGBT、整流橋、直流母線等。用測(cè)量?jī)x器進(jìn)行溫度測(cè)量，試驗(yàn)時(shí)間一般不低于2h，每隔20min做一次試驗(yàn)溫升值記錄，如果溫度的變化速率小于1℃/h，則認(rèn)為溫升已達(dá)穩(wěn)定值。

在報(bào)批的《通用1kV及以下變頻調(diào)速設(shè)備第2部分：試驗(yàn)方法》中，也有下列要求：

溫升試驗(yàn)應(yīng)在冷卻設(shè)備工作，進(jìn)行電流試驗(yàn)的條件下確定。如果在低于規(guī)定的最高溫度下試驗(yàn)，應(yīng)進(jìn)行修正。（如何修正）溫升試驗(yàn)應(yīng)盡可能在額定負(fù)載下進(jìn)行。

環(huán)境溫度應(yīng)在試驗(yàn)周期的最后四分之一期間測(cè)量。應(yīng)至少使用兩個(gè)測(cè)溫元件對(duì)稱布置在設(shè)備的周圍，其位置高度約為設(shè)備高度的二分之一，距設(shè)備不超過300mm。應(yīng)注意避免空氣流動(dòng)和直接熱輻射對(duì)測(cè)量的影響。

試驗(yàn)時(shí)，調(diào)整輸入電壓和負(fù)載電流等于規(guī)定值。檢查各部件的溫度，直至達(dá)到熱平衡；調(diào)整過載電流和時(shí)間間隔，測(cè)量各部件的溫度（包括在最高溫度下工作的部件的溫度）

試驗(yàn)時(shí)采用的主要試驗(yàn)儀器有：

（1）電壓表和電流表：應(yīng)采用可以測(cè)量真有效值的表記。對(duì)于測(cè)量?jī)x表不僅有準(zhǔn)確度要求外，測(cè)量變頻器的輸出電壓、電流還必須如實(shí)記錄下基波的有效成分，否則會(huì)給測(cè)量帶來很大的誤差，影響溫升及其它參數(shù)測(cè)量的準(zhǔn)確性。其表記最好經(jīng)過頻譜分析儀的校核（如1905a）。電流互感器至少為0.2級(jí)，電流表至少為0.5級(jí)，且測(cè)量時(shí)各回路電流表的指示值為全量程的2/3以上（電流表指針占滿刻度的2/3以上）。

（2）遠(yuǎn)紅外測(cè)試儀或熱成像儀：可以觀測(cè)到的部位可采用遠(yuǎn)紅外測(cè)試儀或熱成像儀進(jìn)行溫度測(cè)量。將遠(yuǎn)紅外測(cè)試儀按照說明書上的距離要求對(duì)需要測(cè)試的部位進(jìn)行測(cè)試，遠(yuǎn)紅外測(cè)試儀要正對(duì)測(cè)試點(diǎn)，讀取遠(yuǎn)紅外測(cè)試儀上顯示的讀數(shù)，減去環(huán)境溫度即為溫升值。

（3）熱電偶：不易觀測(cè)到的部位應(yīng)采用熱電偶測(cè)量，將熱電偶粘貼在要測(cè)試部位，注意此處使用的熱電偶應(yīng)能承受與變頻器一致的額定電壓（帶電部位的測(cè)量需要與熱電偶電隔離），將熱電偶兩端產(chǎn)生的熱電勢(shì)通過直流電壓表讀取，對(duì)照熱電勢(shì)和溫升的分度表寫出溫升值。

（4）熱敏電阻：變頻器主要部位溫升的測(cè)試也可用熱敏電阻。例如IGBT產(chǎn)生的溫度透過散熱片傳至緊貼其上的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，該電阻阻值的變化間接反映了IGBT的溫度變化，國(guó)內(nèi)性能好的變頻器一般具有IGBT溫度值顯示功能。

（5）溫度顯示儀表。

4、試驗(yàn)結(jié)果判定

在GB/T12668.2—2002《調(diào)速電氣傳動(dòng)系統(tǒng)一般要求低壓交流變頻電氣傳動(dòng)系統(tǒng)額定值的規(guī)定》中對(duì)試驗(yàn)判定有下列要求：其測(cè)試結(jié)果應(yīng)符合附表的要求及生產(chǎn)廠提供的技術(shù)數(shù)據(jù)。整流橋、IGBT的溫升極限可以是規(guī)定點(diǎn)(如外殼)的最高溫升，也可以是等效結(jié)溫，由半導(dǎo)體器件廠提供的資料決定。

小結(jié)：工藝的改進(jìn)，結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，采用新的半導(dǎo)體元器件及新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施都對(duì)變頻器溫升提出更高的要求，而節(jié)能方便的試驗(yàn)方法也是廠家在新產(chǎn)品試驗(yàn)中必須考慮的。