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.優(yōu)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)的可靠度減小(N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**？是否品牌廠(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**品(**)和一等品(**)
，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。
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
。除了選用品牌和**的符合技術(shù)要求的器件，并經(jīng)過(guò)測(cè)試篩選，**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。總的原則就是什么性質(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)品牌額定參數(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)，*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，*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**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)*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)異常現(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。*好進(jìn)行噴膜處理，可以抗腐蝕性，增強(qiáng)絕緣性能。