高壓變頻器的工作原理和常見(jiàn)故障分析賈瑟

摘要：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，大量的發(fā)電企業(yè)正在使用著高壓變頻器。高壓變頻器在使用過(guò)程中具有顯著的節(jié)能效果，但也存在一定的潛在安全隱患，

可能會(huì)對(duì)發(fā)電企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)造成嚴(yán)重影響?；诖?，本文先對(duì)高壓變頻器工作

原理進(jìn)行具體的分析，然后對(duì)高壓變頻器在運(yùn)行中常見(jiàn)的故障及原因進(jìn)深入的探討，以供相關(guān)的工作人員參考，希望能給我國(guó)發(fā)電企業(yè)的發(fā)展帶來(lái)一定的貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：高壓變頻器；工作原理；常見(jiàn)故障；分析

采用交流變頻器調(diào)速技術(shù)對(duì)交流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，具有節(jié)電效果好、調(diào)速方便、保護(hù)功能完善、組態(tài)靈活、可靠性強(qiáng)等很多優(yōu)點(diǎn)。由于交流變頻調(diào)速技術(shù)的眾多

優(yōu)越性，在發(fā)電領(lǐng)域也得到了非常廣泛的應(yīng)用，對(duì)電廠內(nèi)的風(fēng)機(jī)、水泵等大功率

耗能設(shè)備實(shí)現(xiàn)高壓變頻器調(diào)速改造，已成為公認(rèn)的節(jié)能方案。隨著變頻器應(yīng)用范

圍的擴(kuò)大，檢修維護(hù)工作中遇到的問(wèn)題也越來(lái)越多。因此，本文對(duì)此進(jìn)行分析。

1高壓變頻器工作原理

高壓變頻器一般采用目前國(guó)際流行的功率單元串聯(lián)多電平技術(shù)，系統(tǒng)為高-高

結(jié)構(gòu)。高壓電直接輸入變頻器，經(jīng)過(guò)變頻器內(nèi)部功率系統(tǒng)整流、逆變后，變頻器

直接高壓輸出至電機(jī)，不需要升壓變壓器等部件。每個(gè)功率單元都是一臺(tái)三相輸入、單相輸出的脈寬調(diào)制型低壓變頻器，技術(shù)可靠，結(jié)構(gòu)和性能完全一致，極大

的提高了高壓變頻器的可靠性與維護(hù)性；采用疊波技術(shù)，最大限度的消除了高壓

變頻器輸出電壓中的諧波含量，電壓波形接近于標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，大大改善了變頻

器的輸出性能，是真正的“無(wú)諧波”高壓變頻器。

變頻器一般由以下幾個(gè)部分組成：制動(dòng)單元、微處理單元、濾波、整流、逆變、檢測(cè)單元以及驅(qū)動(dòng)單元等等。它能夠按照電動(dòng)機(jī)的具體需求為其提供所需的

電源電壓，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速和節(jié)能。此外，大部分變頻器都具備多種保護(hù)功能，如

過(guò)載保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)以及過(guò)電流保護(hù)等。

對(duì)于不同電壓等級(jí)的高壓變頻系統(tǒng)，一般采用每相5～8個(gè)功率單元串聯(lián)方案。通過(guò)主電路圖，可以更加直觀的了解變壓器的副邊繞組與功率單元以及各功率單

元之間的電路連接方式：具有相同標(biāo)號(hào)的3組副邊繞組，分別向同一功率柜（同

一級(jí)）內(nèi)的三個(gè)功率單元供電。第一級(jí)內(nèi)每個(gè)功率單元的一個(gè)輸出端連接在一起

形成星型連接點(diǎn)，另一個(gè)輸出端則與下一級(jí)功率單元的輸出端相連，依此方式，

將同一相的所有功率單元串聯(lián)在一起，便形成了一個(gè)星型連接的三相高壓電源，

驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。當(dāng)電網(wǎng)電壓為6kV時(shí)，變壓器的副邊輸出電壓即功率單元的輸

入電壓為690V，每個(gè)功率單元的最高輸出電壓也為690V，同一相的五個(gè)單元串

聯(lián)后，相電壓為690V×5=3450V，由于三相連接成星型，那么線電壓便等于

1.732×3450V≈6000V，達(dá)到電網(wǎng)電壓的水平。功率單元串聯(lián)后得到的是階梯正弦

的PWM波形，PWM控制，脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，通過(guò)對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來(lái)等效地獲得所需要形狀和幅值的波形，這種波形正弦度好，du/dt小，可

減少對(duì)電機(jī)和電纜的絕緣損壞，無(wú)需輸出濾波器就可以使輸出電纜長(zhǎng)度很長(zhǎng)，電

動(dòng)機(jī)也不需要降額使用，可直接用于舊設(shè)備的改造；同時(shí)，電機(jī)的諧波損耗也大

大減少，消除了由此引起的機(jī)械振動(dòng)，減小了軸承和傳動(dòng)部分的機(jī)械應(yīng)力。

通過(guò)本相上的5（8）個(gè)功率單元輸出的SPWM波相疊加后，可得到正弦波形。