隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，高壓大功率變頻調(diào)速裝置不斷地成熟起來，原來一直難于解決的高壓?jiǎn)栴}，近年來通過器件串聯(lián)或單元串聯(lián)得到了很好的解決。那么在測(cè)量過程中減少誤差的出現(xiàn)，高壓變頻器的選型需要把握哪些原則呢?
1、電壓源型和電流源型
目前絕大部分的高壓變頻器均屬于交直交型變頻器，按中間直流環(huán)節(jié)所用儲(chǔ)能元件的不同，可分為電壓源型和電流源型。
目前主要的電流源型變頻器為SGCT-PWM電流源型變頻器。電流源型變頻器的優(yōu)點(diǎn)是能量可以回饋電網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行。電源側(cè)常采用三相橋式晶閘管整流電路，輸入電流的諧波較大，為了降低諧波成分，可采取多重化，有時(shí)還必須加輸入濾波裝置。輸入功率因數(shù)一般較低，通常要附加功率因數(shù)補(bǔ)償裝置。由于不像電壓源變頻器，在直流環(huán)節(jié)的大濾波電容能存儲(chǔ)較大的能量，電流源變頻器對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)較為敏感，電網(wǎng)電壓波動(dòng)較大時(shí)容易停機(jī)，是個(gè)比較大的缺點(diǎn)。
若整流電路也采用SGCT做電流PWM控制，可以得到較低的輸入電流諧波和較高的輸入功率因數(shù)，并且可省去輸入隔離變壓器。但PWM整流會(huì)導(dǎo)致變頻器效率有一定程度下降。
電壓源變頻器目前主要有三電平高壓變頻器(采用IGBT或IGCT作為功率器件)和單元串聯(lián)多電平高壓變頻器。電壓源型高壓變頻器由于采用二極管不可控整流，輸入功率因數(shù)相對(duì)較高，且不易受電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響，在電網(wǎng)條件比較差的應(yīng)用場(chǎng)合，明顯比電流源型變頻器穩(wěn)定。三電平變頻器的最高電壓通常不超過4.16kV,單元串聯(lián)多電平變頻器的輸出電壓可達(dá)到10kV。
2、電壓等級(jí)
我國高壓電機(jī)常用電壓等級(jí)為6kV和10kV，另有少量3kV等級(jí)的高壓電機(jī)。絕大部分的高壓變頻器輸入都有一個(gè)隔離變壓器，所以變頻器輸入電壓通常能滿足不同電網(wǎng)電壓等級(jí)的要求。變頻器的輸出電壓等級(jí)選擇通常按照技改項(xiàng)目和新建項(xiàng)目有不同的選擇原則。對(duì)于技改項(xiàng)目，本來電機(jī)工頻運(yùn)行，由于通常不會(huì)更換電機(jī)，加裝變頻器后，要求變頻器的輸出電壓和電網(wǎng)電壓一致，通常為6kV或10kV。
對(duì)于新建項(xiàng)目，如果不需要工頻旁路，電機(jī)電壓可以配合變頻器進(jìn)行優(yōu)化，如對(duì)于中小功率可選擇2.3kV或3kV輸出電壓等級(jí)，以降低成本。如果需要工頻旁路，建議變頻器輸出電壓等級(jí)和電網(wǎng)電壓一致，否則旁路比較復(fù)雜。
3、V/F控制和無速度傳感器矢量控制
無速度傳感器矢量控制技術(shù)能在基本不增加硬件成本的情況下，大大提高變頻器的性能，拓展變頻器的應(yīng)用領(lǐng)域。即使用在風(fēng)機(jī)水泵等穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)要求相對(duì)較低的負(fù)載場(chǎng)合，無速度傳感器矢量控制具有的轉(zhuǎn)矩限幅、快速轉(zhuǎn)速跟蹤再起動(dòng)等功能有效地防止加速過程的過電流跳機(jī)和減速過程中的過電壓跳機(jī)和其它不正常的停機(jī)現(xiàn)象，對(duì)于保證變頻器的可靠運(yùn)行有非常重要的意義，越來越受到用戶的認(rèn)可。
4、節(jié)電率
通常而言，某個(gè)設(shè)備，如風(fēng)機(jī)或水泵，應(yīng)用變頻器后節(jié)電率和變頻器本身關(guān)系不大，主要由改造前變頻器的運(yùn)行工況決定。如原來擋板、閥門的開度等。不同的變頻器效率上可能有些差異，但對(duì)整體節(jié)能率的影響微乎其微。
5、對(duì)電網(wǎng)諧波污染和輸入功率因數(shù)
對(duì)電網(wǎng)的諧波污染主要取決于整流電路的結(jié)構(gòu)和特性。減少電網(wǎng)諧波污染的主要方式有兩種：多重化整流和PWM整流。單元串聯(lián)多電平高壓變頻器通常整流脈沖數(shù)較多，對(duì)電網(wǎng)諧波污染較小。為了減少對(duì)電網(wǎng)的諧波污染，電流源型變頻器通常采用18脈沖整流。三電平電壓源型變頻器至少需要12脈沖以上，要求高時(shí)可采用24脈沖。
電壓源型高壓變頻器由于采用二極管不可控整流，在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)都有較高的功率因數(shù)，基波功率因數(shù)一般可保持在0.95以上，一般也不必設(shè)置功率因數(shù)補(bǔ)償裝置。電流源型變頻器采用晶閘管整流時(shí)，由于晶閘管觸發(fā)角導(dǎo)致的電流滯后，功率因數(shù)較低，且會(huì)隨著轉(zhuǎn)速的下降而降低，往往需要功率因數(shù)補(bǔ)償裝置。
PWM整流能有效減少諧波，功率因數(shù)可調(diào)，且能量可雙向流動(dòng)。缺點(diǎn)是成本增加，效率下降。
目前高壓變頻器占有率超過60%。在大容量(5000kW以上)和高性能應(yīng)用(軋機(jī)、提升等應(yīng)用)及水冷變頻器方面，目前西門子占有較大的優(yōu)勢(shì)，在中小功率的常規(guī)應(yīng)用(風(fēng)機(jī)、水泵)方面，高壓變頻器已能完全滿足用戶要求。
高壓具有高度智能化運(yùn)算水平和完善的故障檢測(cè)電路，并能對(duì)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(shí)際的運(yùn)用中我們發(fā)現(xiàn)，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(chǎn)生的原因和處理方法進(jìn)行分析。
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(hào)發(fā)送/接收器內(nèi)部堆積灰塵；
3、光纖折斷；
2、光纖通信控制板損壞；
在出現(xiàn)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(cè)出現(xiàn)故障，可以通過對(duì)調(diào)光纖的方法進(jìn)行判斷。將在控制器中光纖板上得同一相得任意一個(gè)功率單元對(duì)應(yīng)的光纖與報(bào)故障的光纖進(jìn)行對(duì)調(diào)，再次上電監(jiān)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(jiān)控界面顯示的光纖故障已經(jīng)更換位置，則說明是功率單元故障，此時(shí)可以考慮更換或維修故障功率單元。
3、IGBT過流故障的原因及解決辦法
IGBT是高壓變頻器中最關(guān)鍵的功率器件，IGBT作為一種大功率的復(fù)合器件，存在著過流時(shí)可能發(fā)生鎖定現(xiàn)象而造成損壞的問題。為了提高系統(tǒng)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(nèi)IGBT被擊穿；
3、驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路損壞
4、檢測(cè)電路被干擾；
檢測(cè)方法是根據(jù)監(jiān)控界面顯示的故障定位找到對(duì)應(yīng)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(nèi)部直流母線的正極V+與負(fù)極V-，將的黑表筆接到V+上，紅表筆分別接到U,V上，用檔，應(yīng)該顯示0、4V左右的數(shù)值，反相則顯示無窮大；將紅表筆接到V-上，重復(fù)以上步驟，應(yīng)得到相同的結(jié)果，否則可判斷IGBT損壞需要更換。
4、過電壓故障原因及解決辦法
過電壓原因一般是是來自輸入側(cè)的過電壓，正常情況下電網(wǎng)電壓的波動(dòng)在額定電壓的-10%～+10%以內(nèi)，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(dāng)電壓上升到保護(hù)值時(shí)，變頻器會(huì)因過電壓保護(hù)而跳閘。為避免輸入側(cè)過電壓可以改變變壓器的抽頭進(jìn)行調(diào)節(jié)，此種方法只適合于現(xiàn)場(chǎng)電壓一直偏高的情況下，另外還可以考慮在電源輸入側(cè)增加吸收裝置，減少變頻器輸入側(cè)過電壓因素。
一般的安裝環(huán)境要求：最低環(huán)境溫度-5℃，最高環(huán)境溫度40℃。在夏季高壓變頻器維護(hù)時(shí)，應(yīng)注意變頻器安裝環(huán)境的溫度，定期清掃變頻器內(nèi)部灰塵，確保冷卻風(fēng)路的通暢。加強(qiáng)巡檢，改善變頻器、電機(jī)及線路的周邊環(huán)境。檢查接線端子是否緊固，保證各個(gè)回路的正確可靠連接，防止不必要的停機(jī)事故發(fā)生。
一、日常巡檢需要注意事項(xiàng)
1、認(rèn)真監(jiān)視并記錄變頻室的環(huán)境溫度，環(huán)境溫度應(yīng)在-5℃～40℃之間。移相變壓器的溫升不能超過130℃；
2、認(rèn)真監(jiān)視并記錄變頻器上的各顯示參數(shù)，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)即時(shí)反映；
3、夏季是多雨季節(jié)，應(yīng)防止雨水進(jìn)入變頻器內(nèi)部（例如雨水順風(fēng)道出風(fēng)口進(jìn)入）；
4、夏季溫度較高時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)變頻器安裝場(chǎng)地的通風(fēng)散熱。確保周圍空氣中不含有過量的塵埃，酸、鹽、腐蝕性及爆炸性氣體；
5、變頻器柜門上的過濾網(wǎng)通常每周應(yīng)清掃一次；如工作環(huán)境灰塵較多，清掃間隔還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況縮短；
6、變頻器正常運(yùn)行中，一張標(biāo)準(zhǔn)厚度的A4紙應(yīng)能牢固的吸附在柜門進(jìn)風(fēng)口過濾網(wǎng)上；
7、變頻室的通風(fēng)、照明必須良好，通風(fēng)散熱設(shè)備（空調(diào)、通風(fēng)扇等）能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)；
8、變頻室必須保持干凈整潔，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況隨時(shí)清掃。
二、變頻器停機(jī)后需要維護(hù)的項(xiàng)目
1、檢查變頻器內(nèi)部電纜間的連接應(yīng)正確、可靠
2、檢查變頻室的通風(fēng)、照明設(shè)備，確保通風(fēng)設(shè)備能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
3、用帶塑料吸嘴的吸塵器徹底清潔變頻器柜內(nèi)外，保證設(shè)備周圍無過量的塵埃。
4、檢查變頻器柜內(nèi)所有接地應(yīng)可靠，接地點(diǎn)無生銹
5、變頻器長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)后恢復(fù)運(yùn)行，應(yīng)測(cè)量變頻器（包括移相變壓器、旁通柜主回路）絕緣，應(yīng)當(dāng)使用2500V。測(cè)試絕緣合格后，才能啟動(dòng)變頻器
6、每隔半年（內(nèi)）應(yīng)再緊固一次變頻器內(nèi)部電纜的各連接螺母
7、每次維護(hù)變頻器后，要認(rèn)真檢查有無遺漏的螺絲及導(dǎo)線等，防止小金屬物品造成變頻器短路事故。特別是對(duì)電氣回路進(jìn)行較大改動(dòng)后，確保電氣連接線的連接正確、可靠，防止‘反送電’事故的發(fā)生。
8、檢查所有電氣連接的緊固性，查看各個(gè)回路是否有異常的放電痕跡，是否有怪味、變色，裂紋、破損等現(xiàn)象。
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