高壓變頻器的工作原理和常見故障分析賈瑟

摘要：隨著現(xiàn)代科學技術(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，

可能會對發(fā)電企業(yè)的生產(chǎn)活動造成嚴重影響。基于此，本文先對高壓變頻器工作

原理進行具體的分析，然后對高壓變頻器在運行中常見的故障及原因進深入的探討，以供相關(guān)的工作人員參考，希望能給我國發(fā)電企業(yè)的發(fā)展帶來一定的貢獻。

關(guān)鍵詞：高壓變頻器；工作原理；常見故障；分析

采用交流變頻器調(diào)速技術(shù)對交流電機進行調(diào)速，具有節(jié)電效果好、調(diào)速方便、保護功能完善、組態(tài)靈活、可靠性強等很多優(yōu)點。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，對電廠內(nèi)的風機、水泵等大功率

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

圍的擴大，檢修維護工作中遇到的問題也越來越多。因此，本文對此進行分析。

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，不需要升壓變壓器等部件。每個功率單元都是一臺三相輸入、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，電壓波形接近于標準的正弦波，大大改善了變頻

器的輸出性能，是真正的“無諧波”高壓變頻器。

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

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

過載保護、過電壓保護以及過電流保護等。

對于不同電壓等級的高壓變頻系統(tǒng)，一般采用每相5～8個功率單元串聯(lián)方案。通過主電路圖，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：具有相同標號的3組副邊繞組，分別向同一功率柜（同

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

形成星型連接點，另一個輸出端則與下一級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，便形成了一個星型連接的三相高壓電源，

驅(qū)動電動機運行。當電網(wǎng)電壓為6kV時，變壓器的副邊輸出電壓即功率單元的輸

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

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)，通過對一系列脈沖的寬度進行調(diào)制，來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

減少對電機和電纜的絕緣損壞，無需輸出濾波器就可以使輸出電纜長度很長，電

動機也不需要降額使用，可直接用于舊設(shè)備的改造；同時，電機的諧波損耗也大

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

通過本相上的5（8）個功率單元輸出的SPWM波相疊加后，可得到正弦波形。