怎样提高变频调速系统的可靠性

怎样提高变频调速系统的可靠性怎样提高变频调速系统的可靠性 1 提高变频器本身质量和可靠性 变频器生产厂商如何根据用户高可靠性的要求制造出性能稳定 运行可靠 价格合理的产品满足市场需求也是这个产品或这个 产业能否持续发展的关键 具体要求有下列几项 变频器的电路结构应力求简单可靠 a 首选采用真正的高一高 交 直 交 直接变频主电路 b 功率单元愈少愈好 尽量避免功率单元和电力电子器件的串 联 因为串联系统的可靠度减小 n 次幂 而串联系统的失效 率增大 n 倍 虽然并联系统有利于可靠性的提高 减少失效 率 增长装置的平均寿命 但是目前电力电子器件的电流可达 3ka 4ka 水平 所以不并联也可以使用了 目前主要问题是电 力电子器件的耐压水平进一步提高后 电力电子器件就可以不 串不并 便会大大提高变频器的可靠性 变频器中电力电子模块的选用 耐压和电流额定值必须具有 充分的裕度 外国某变频器制造商曾说 功率模块充分降额使 用可以换来装置的可靠性 反之 所选功率模块参数接近计 算值 没有一定的余量 存在侥幸心理 结果会造成变频器功 率模块烧毁 究其原因不外两方面 1 功率模块所选耐压和电流额定太小 2 所购进的功率模块是否正品 是否名牌厂商产品 目前国内 igbt 功率模块还无法满足高压变频器的要求 但从国外购进 igbt 其质量又不尽如人意 其一 根本不可能购到军需品 军 品 和一等品 正品 大多属于有某 1 2 个指标不合格而被筛选 下来的产品 其二 国内一般不具备严格的动态测试设备 那 些未经挑选的功率模块 没有通过电热老化处理 不合格的功 率模块装到整机上 发生故障甚至烧毁也在情理之中 变频器中电力电子模块应有充分的通风量和冷却措施 保证 在允许结温下运行 离允许结温愈低 变流装置的可靠性愈高 功率模块冷却方式可以风冷 水冷以及先进的热管技术 不论 何种方式 需将整流变压器和变流装置损耗产生的热量带走 保持允许的结温 根据装置的容量 损耗大小 制造商提出必须的通风量 注 1 新鲜冷空气 从变频器柜底部送入 由箱体顶部排出 空气逆方向流过 自上而下 是不允许的 2 变频器柜下部进风处应设置过滤网 防灰尘和油雾等杂质 进入柜内 保证变频器必需的通风量 米 3 分或 cfm 目的是为了散热冷却 使功率模块正常工作 不致于超过允许结温 另外有些工矿地 处沿海 江和湖泊或是盐雾 潮湿和腐蚀气体环境 还应有防 潮 防腐措施 例如 为了防止停役几天或几周后 变频器柜 内受潮 绝缘下降 影响顺利开车 变频器柜内设有低压电加 热器 电热丝加热 红外线电加热或远红外线电加热装置 当 变频器停役时 自动地将电加热器投入工作 确保箱内去湿和 干燥 变频器必须制作精良 连接牢靠 具体要求 a 连接件要少 尽量避免插件方式 易松动 不牢靠 以焊接 代替接线端子 尽量少用电位器 b 采用大面积整块印刷电路板 c 采用无接线独特结构的电力电子功率模块 提高产品的可靠 性 d 合理布局 例如 整流变压器与变流装置之间的隔热以及防电 磁干扰措施 高压与低压之间的光电隔离和采用光缆传输 变频器出厂前应进行严格地带载试验和 48 72 小时性能考核 一台变频器由大量电气元器件组装而成 除了选用名牌和正品 的符合技术要求的器件 并经过测试筛选 清除不可靠的元器 件外 出厂前必须使变频器带电运行考验 一般要进行 48 72 小时连续运行考验 要求特别可靠的场合进行 7 昼夜 24 7 168 小时 考验 其考核条件为 a 带负载试验 不是空载或轻载 b 具备实际应用场合的温度和相对湿度 凡经试验检测符合技术规范 并通过长时间考核的变频器出厂 投运以后 都会有很高的可靠性 2 根据生产机器负荷要求和电动机规格参数 正确选择变频器 形式及容量匹配 如果单有变频器本体的高可靠性 而变频器选型和容量匹配不 适当 组成的变频调速系统也不可能达到很高的可靠性 甚至 无法运转 为此 我们必须 首先根据负荷性质 正确选用变频器类型 总的原则就是什么 性质负载特性配什么特性的变频器 1 恒转矩生产设备 在调速范围内 负载力矩基本恒定不变 应选具有恒转矩性能的变频器 其过载能力为 150 额定电流维 持 1 分钟 2 平方转矩生产设备 在调速范围内 负荷力矩与转速的平 方成正比 即 m n2 离心式风机 水泵为它的典型代表 具 有 m n2 特性的变频器其过载能力较小 110 120 额定电流过 载 1 分钟 3 恒功率负荷生产设备 在调速范围内 转速低力矩大 转速高 力矩小 即 m 8226 nc 常数 典型设备如机床及卷绕机构 当然有些变频器厂商的产品不分恒转矩和平方转矩负载 是通 用型的 两种负荷都可选用 恒功率负荷特性是依靠 v f 比来 实现 并没有恒功率性能的变频器 归纳起来 选用变频器型号应与负载力矩相适应 恒转矩特性 的变频器可以用于风机水泵负载 反过来 平方转矩特性的变 频器绝不能用于恒转矩特性的负载 其次根据电动机名牌额定参数来匹配变频器容量 通常匹配原则 peinv pemotor kw ieinv 1 1 1 2iemotor a 重视电流这个参数 因为电力电子模块的功耗是 ix u 电流与 管压降之积 与变频器的输出电压大小并没有直接关系 而变 频器的输出功率是它与输出电压 输出电流之积成正比 实践 中往往发生输出电流已超过 但输出功率并未超过 结果造成 电力电子功率模块烧毁的故障 因此 应主要考虑电流指标 变频调速主电路结构应用形式多种多样 如何选用匹配呢 1 一对一单电动机变频调速方式 因为变频器具有软起动 低压低频起动 逐步升压升频升速 不存在冲击电流现象 因此选用 ieinv 1 1 1 2 iemotor 按确定的 ieinv 电流值 查产品目录 可找到合适的变频器 2 多电动机变频调速方式 多电机共用一台大变频器 比如 有 n 台相同参数的电动机 同期起动电动机为 k 台 最 大电流状况是当 n k 台电机已起动完毕 处于高频高压运行之 下 最后 k 台电机直接起动 直接起动电流很大 异步电机 5 7 倍 永磁同步电机 10 14 倍 设为 iqmotor 选用变频器的充分且必要的条件是 a ieinva 1 1 1 2 n 8226 iemotor b ieinvb 1 1 1 2 n k 8226 iemotor k 8226 iqmotor 在 ieinv 和 ieinv 选择电流大的数值 再查产品目录 确定变 频器的规格 3 共用直流电源的多逆变器多电机变频调速方式 逆变器与电 机仍属于 1 对 1 方式 随着变频技术