1、下面將從三個(gè)方面來(lái)討論如何提高變頻調(diào)速系統(tǒng)的可靠性。 　　 （1） 提高變頻器本身質(zhì)量和可靠性。 　　變頻器生產(chǎn)廠(chǎng)商如何根據(jù)用戶(hù)高可靠性的要求制造出性能穩(wěn)定，運(yùn)行可靠，價(jià)格合理的產(chǎn)品滿(mǎn)足市場(chǎng)需求也是這個(gè)產(chǎn)品或這個(gè)產(chǎn)業(yè)能否持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。 　　具體要求有下列幾項(xiàng): 　　 ① 變頻器的電路結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單可靠 　　 a.首選采用真正的高一高（交-直-交）直接變頻主電路。 　　 b.功率單元愈少愈好，盡量避免功率單元和電力電子器件的串聯(lián)。因?yàn)榇?lián)系統(tǒng)的可靠度減?。∟次冪）、而串聯(lián)系統(tǒng)的失效率增大（N倍）。雖然并聯(lián)系統(tǒng)有利于可靠性的提高，減少失效率，增長(zhǎng)裝置的平均壽命，但是目前電力電子器件的電流可達(dá)3KA——4KA水平，所以不并聯(lián)也可以使用了，目前主要問(wèn)題是電力電子器件的耐壓水平進(jìn)一步提高后，電力電子器件就可以不串不并，便會(huì)大大提高變頻器的可靠性。 　　 ② 變頻器中電力電子模塊的選用——耐壓和電流額定值必須具有充分的裕度。外國(guó)某變頻器制造商曾說(shuō):“功率模塊充分降額使用可以換來(lái)裝置的可靠性”。反之，所選功率模塊參數(shù)接近計(jì)算值，沒(méi)有一定的余量，存在僥幸心理，結(jié)果會(huì)造成變頻器功率模塊燒毀。 　　究其原因不外兩方面: 　　 （1）功率模塊所選耐壓和電流額定太小。 　　 （2）所購(gòu)進(jìn)的功率模塊是否正品？是否名牌廠(chǎng)商產(chǎn)品？目前國(guó)內(nèi)IGBT功率模塊還無(wú)法滿(mǎn)足高壓變頻器的要求，但從國(guó)外購(gòu)進(jìn)IGBT，其質(zhì)量又不盡如人意。其一，根本不可能購(gòu)到軍需品（軍品）和一等品（正品），大多屬于有某1-2個(gè)指標(biāo)不合格而被篩選下來(lái)的產(chǎn)品。其二，國(guó)內(nèi)一般不具備嚴(yán)格的動(dòng)態(tài)測(cè)試設(shè)備。那些未經(jīng)挑選的功率模塊，沒(méi)有通過(guò)電熱老化處理。不合格的功率模塊裝到整機(jī)上，發(fā)生故障甚至燒毀也在情理之中。 　　 　　 　　 ③ 變頻器中電力電子模塊應(yīng)有充分的通風(fēng)量和冷卻措施。保證在允許結(jié)溫下運(yùn)行，離允許結(jié)溫愈低，變流裝置的可靠性愈高。 　　功率模塊冷卻方式可以風(fēng)冷，水冷以及先進(jìn)的熱管技術(shù)。不論何種方式，需將整流變壓器和變流裝置損耗產(chǎn)生的熱量帶走，保持允許的結(jié)溫。 　　根據(jù)裝置的容量，損耗大小，制造商提出必須的通風(fēng)量。 　　 　　[注> 1）、新鮮冷空氣，從變頻器柜底部送入，由箱體頂部排出。空氣逆方向流過(guò)（自上而下）是不允許的。 　　 2）、變頻器柜下部進(jìn)風(fēng)處應(yīng)設(shè)置過(guò)濾網(wǎng)，防灰塵和油霧等雜質(zhì)進(jìn)入柜內(nèi)。 　　 保證變頻器必需的通風(fēng)量（米3/分或CFM）目的是為了散熱冷卻，使功率模塊正常工作，不致于超過(guò)允許結(jié)溫。另外有些工礦地處沿海、江和湖泊或是鹽霧，潮濕和腐蝕氣體環(huán)境，還應(yīng)有防潮，防腐措施，例如，為了防止停役幾天或幾周后，變頻器柜內(nèi)受潮，絕緣下降，影響順利開(kāi)車(chē)，變頻器柜內(nèi)設(shè)有低壓電加熱器（電熱絲加熱，紅外線(xiàn)電加熱或遠(yuǎn)紅外線(xiàn)電加熱裝置）。當(dāng)變頻器停役時(shí)，自動(dòng)地將電加熱器投入工作，確保箱內(nèi)去濕和干燥。 　　 ④ 變頻器必須制作精良，連接牢靠 　　具體要求: 　　 a.連接件要少，盡量避免插件方式（易松動(dòng)，不牢靠），以焊接代替接線(xiàn)端子，盡量少用電位器。 　　 b.采用大面積整塊印刷電路板。 　　 c.采用無(wú)接線(xiàn)獨(dú)特結(jié)構(gòu)的電力電子功率模塊，提高產(chǎn)品的可靠性。 　　 d.合理布局。例如:整流變壓器與變流裝置之間的隔熱以及防電磁干擾措施;高壓與低壓之間的光電隔離和采用光纜傳輸。 　　 　　 ⑤ 變頻器出廠(chǎng)前應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格地帶載試驗(yàn)和48-72小時(shí)性能考核。一臺(tái)變頻器由大量電氣元器件組裝而成。除了選用名牌和正品的符合技術(shù)要求的器件，并經(jīng)過(guò)測(cè)試篩選，清除不可靠的元器件外，出廠(chǎng)前必須使變頻器帶電運(yùn)行考驗(yàn)。一般要進(jìn)行48-72小時(shí)連續(xù)運(yùn)行考驗(yàn)，要求特別可靠的場(chǎng)合進(jìn)行7晝夜（24＊7=168小時(shí)）考驗(yàn)，其考核條件為: 　　 a.帶負(fù)載試驗(yàn)（不是空載或輕載） 　　 b.具備實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合的溫度和相對(duì)濕度。 　　凡經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)符合技術(shù)規(guī)范，并通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間考核的變頻器出廠(chǎng)投運(yùn)以后，都會(huì)有很高的可靠性。 　　 　　 2 根據(jù)生產(chǎn)機(jī)器負(fù)荷要求和電動(dòng)機(jī)規(guī)格參數(shù)，正確選擇變頻器形式及容量匹配 　　 如果單有變頻器本體的高可靠性，而變頻器選型和容量匹配不適當(dāng)，組成的變頻調(diào)速系統(tǒng)也不可能達(dá)到很高的可靠性，甚至無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)，為此，我們必須: 　　首先根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)，正確選用變頻器類(lèi)型?？偟脑瓌t就是什么性質(zhì)負(fù)載特性配什么特性的變頻器。 　　 （1） 恒轉(zhuǎn)矩生產(chǎn)設(shè)備——在調(diào)速范圍內(nèi)，負(fù)載力矩基本恒定不變。應(yīng)選具有恒轉(zhuǎn)矩性能的變頻器。其過(guò)載能力為150%額定電流維持1分鐘。 　　 （2）平方轉(zhuǎn)矩生產(chǎn)設(shè)備——在調(diào)速范圍內(nèi)，負(fù)荷力矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，即M∝n2，離心式風(fēng)機(jī)，水泵為它的典型代表。具有M∝n2特性的變頻器其過(guò)載能力較小，110%-120%額定電流過(guò)載1分鐘， 　　 （3） 恒功率負(fù)荷生產(chǎn)設(shè)備-在調(diào)速范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速低力矩大;轉(zhuǎn)速高力矩小，即M•N C（常數(shù)）。典型設(shè)備如機(jī)床及卷繞機(jī)構(gòu)。 　　 當(dāng)然有些變頻器廠(chǎng)商的產(chǎn)品不分恒轉(zhuǎn)矩和平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，是通用型的。兩種負(fù)荷都可選用。恒功率負(fù)荷特性是依靠V/F比來(lái)實(shí)現(xiàn)，并沒(méi)有恒功率性能的變頻器。 　　 　　 歸納起來(lái)，選用變頻器型號(hào)應(yīng)與負(fù)載力矩相適應(yīng)。恒轉(zhuǎn)矩特性的變頻器可以用于風(fēng)機(jī)水泵負(fù)載，反過(guò)來(lái)，平方轉(zhuǎn)矩特性的變頻器絕不能用于恒轉(zhuǎn)矩特性的負(fù)載。 　　其次根據(jù)電動(dòng)機(jī)名牌額定參數(shù)來(lái)匹配變頻器容量 　　通常匹配原則: PEINV≥PEmotor（kW） 　　IEINV≥1.1-1.2IEmotor（A） 　　重視電流這個(gè)參數(shù)，因?yàn)殡娏﹄娮幽K的功耗是IX△U（電流與管壓降之積），與變頻器的輸出電壓大小并沒(méi)有直接關(guān)系。而變頻器的輸出功率是它與輸出電壓、輸出電流之積成正比。實(shí)踐中往往發(fā)生輸出電流已超過(guò)，但輸出功率并未超過(guò)，結(jié)果造成電力電子功率模塊燒毀的故障。因此，應(yīng)主要考慮電流指標(biāo)。 　　 變頻調(diào)速主電路結(jié)構(gòu)應(yīng)用形式多種多樣，如何選用匹配呢？ 　　 （1） 一對(duì)一單電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速方式。 　　因?yàn)樽冾l器具有軟起動(dòng)（低壓低頻起動(dòng)——逐步升壓升頻升速），不存在沖擊電流現(xiàn)象。 　　因此選用IEINV≥（1.1-1.2）IE motor 　　按確定的IEINV電流值，查產(chǎn)品目錄，可找到合適的變頻器 　　 （2） 多電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速方式（多電機(jī)共用一臺(tái)大變頻器） 　　比如，有N臺(tái)相同參數(shù)的電動(dòng)機(jī)，同期起動(dòng)電動(dòng)機(jī)為K臺(tái)，最大電流狀況是當(dāng)（N-K）臺(tái)電機(jī)已起動(dòng)完畢，處于高頻高壓運(yùn)行之下，最后K臺(tái)電機(jī)直接起動(dòng)（直接起動(dòng)電流很大，異步電機(jī)5-7倍，永磁同步電機(jī)10-14倍，設(shè)為IQ motor）。 　　選用變頻器的充分且必要的條件是: 　　 a）IEINV a≥（1.1-1.2）[N•IE motor> 　　 b）IEINV b≥（1.1-1.2）[（N-K）•IE motor +K•IQ motor> 　　在IEINV和IE INV選擇電流大的數(shù)值，再查產(chǎn)品目錄，確定變頻器的規(guī)格。 　　 （3） 共用直流電源的多逆變器多電機(jī)變頻調(diào)速方式（逆變器與電機(jī)仍屬于1對(duì)1方式） 　　隨著變頻技術(shù)的進(jìn)步，出現(xiàn)了小變頻器多電機(jī)方案（實(shí)質(zhì)類(lèi)同1對(duì)1變頻調(diào)速）和共用直流電源方案（多個(gè)逆變器共用一套直流電源，一個(gè)逆變器驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電機(jī)。） 　　共用直流電源電流計(jì)算公式: 　　IE con≥（1.1-1.2）[IE motor1+ ……+IE motorn>或（1.1-1.2）•N•IE motor 　　 　　 3 變頻器應(yīng)有良好的運(yùn)行環(huán)境和維護(hù)保養(yǎng) 　　 盡管選用了高質(zhì)量的變頻器，并且變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)匹配也正確，如果希望獲得長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行，還應(yīng)有一個(gè)良好運(yùn)行環(huán)境以及做好設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)。 　　 （1） 變頻器應(yīng)有的運(yùn)行環(huán)境 　　 幾乎所有的變頻器制造廠(chǎng)商都說(shuō)，可以在0-40℃溫度，相對(duì)濕度RH≤95%（不結(jié)露）環(huán)境下工作。但是，為了變頻器更有利的運(yùn)行，希望變頻器置于空氣調(diào)節(jié)的環(huán)境里，溫度控制在25±3℃，相對(duì)濕度RH≤70%-75%。實(shí)踐證明，置于空調(diào)環(huán)境下變頻器的故障機(jī)率要比沒(méi)有空調(diào)環(huán)境變頻器少得多，系統(tǒng)的可靠性增加很多。 　　另外，變頻器的空調(diào)最好采用獨(dú)立專(zhuān)用空調(diào)，避免使用車(chē)間空調(diào)或中央空調(diào)，因?yàn)橹醒肟照{(diào)、車(chē)間空間會(huì)把空氣中的油污，灰塵和腐蝕性氣體進(jìn)入變頻器柜內(nèi)，引起變頻器電力電子、微電子（IC集成電路）元器件的損壞。 　　 （2） 加強(qiáng)每天的巡檢及定期維修。 　　 ① 日常運(yùn)行巡檢項(xiàng)目，主要檢查有無(wú)異?，F(xiàn)象。例如冷卻系統(tǒng)異常、過(guò)熱、變色、異味、異聲和異常振動(dòng)。定時(shí)抄錄變頻器的輸入和輸出的電氣參數(shù)是否正常。 　　 ② 定期維修——變頻器停役后進(jìn)行斷電維修。除了清掃和緊固接線(xiàn)端子外，重點(diǎn)維修項(xiàng)目（即變頻器薄弱環(huán)節(jié)）有: 　　 a.電介電容器是否變形和滲漏電介液;是否腐蝕印刷電路板，造成絕緣電阻下降，引起IC軟故障。國(guó)外廠(chǎng)商規(guī)定3-5年運(yùn)行后，應(yīng)將電介電容器強(qiáng)制更換。 　　 b. 冷卻風(fēng)扇及過(guò)濾網(wǎng)清理。2-3年運(yùn)行后，冷卻風(fēng)扇也應(yīng)強(qiáng)制更換。 　　 c. 印刷電路板是否腐蝕損壞。最好進(jìn)行噴膜處理，可以抗腐蝕性，增強(qiáng)絕緣性能。我們公司某化纖廠(chǎng)對(duì)安川變頻器印板進(jìn)行清洗，燥干和噴膜處理，修復(fù)了幾十臺(tái)損壞的變頻器，并在東芝變頻器十多臺(tái)上推廣這個(gè)噴膜處理技術(shù)，取得良好的效果——修復(fù)后再也沒(méi)有發(fā)生類(lèi)似故障。當(dāng)然在進(jìn)行噴膜處理時(shí)，特別要注意保護(hù)好各類(lèi)接插件口，不要讓膜層保護(hù)劑噴入，以免引起接觸不良。具體做法，接插件口可先用遮蓋劑或塑料膠帶遮后再?lài)娔ぁ? 　　 　　4 結(jié) 語(yǔ) 　　 采用交流變頻調(diào)速的目的:一是生產(chǎn)上要求，提高產(chǎn)量和質(zhì)量;另一是風(fēng)機(jī)水泵調(diào)速節(jié)能。提高變頻調(diào)速系統(tǒng)的可靠性非常重要，一方面從提高變頻器本身的產(chǎn)品質(zhì)量，把好設(shè)計(jì)、選元器件，制作、安裝，試驗(yàn)等環(huán)節(jié)的質(zhì)量關(guān)，另一方面如何匹配變頻器以及做好日常維護(hù)保養(yǎng)工作也不容忽視。