高压变频器故障跳闸异常分析

高压变频器通过调节电动机的运行频率来调节电动机的负载出力，减少了调节门等的截流，达到节能的效果。 异常描述 近年来高压变频器异常停运统计 () 引风机变频器 ① 年月日，B引风机变频器A功率模块过热跳闸。 ② 年月日，B引风机变频器A功率模块过热跳闸。 ③ 年月日，A引风机变频监视器、接口板和控制器间通讯中断，运行中跳闸。 ④ 年月日，A引风机变频器变压器温控器误动跳闸。 ⑤ 年月日，B引风机变频器B、C功率模块发驱动故障，机组调试时开启变频器后跳闸，检查散热损坏造成多个元件损坏。 ⑥ 年月日，A引风机变频变压器温控器误动，运行中跳闸。 ⑦ 年月日，A引风机变频器失去辅助电源后，运行中跳闸。 ⑧ 年月日，B引风机变频器C功率模块输出丢波引起引风机电流晃动。 ⑨ 年月份，B引风机变频器C功率模块输出丢波引风机电流晃动。 ⑩ 年月日 ，B引风机变频器号变压器烧损，B引风机变频器C功率单元电解电容炸裂。 ⑪ 年月日，B引风机变频器B模块驱动IGBT和控制板故障，运行中跳闸。 ⑫ 年月日，A/B引风机变频器运行中控制电源和操作电源同时失去，运行中跳闸。 ⑬ 年月日，B引风机控制系统异常，运行中停运。 () 凝泵变频器 ① 年月日，B凝泵变频器A、A、A功率模块过热跳闸。 ② 年月日，B凝泵变频器过压保护动作跳闸。 ③ 年月日，B凝泵变频器A、B功率驱动故障跳闸。 ④ 年月日，B凝泵变频器主板故障跳闸。 ⑤ 年月日，B凝泵变频器C、B、B功率模块驱动故障跳闸。 ⑥ 年月日，B凝泵变频器B功率模块通讯故障跳闸。 ⑦ 年月日，B凝泵变频器B功率模块驱动故障跳闸。 ⑧ 年月日，B凝泵变频器吹灰中发现A功率模块电容损坏。 、原因分析  通过 的统计发现:通过上述的统计，引风机变频器至今两台机组总计异常起事件，功率模块故障次，控制系统异常次，电源故障次，误动次。可见变频器故障主要是功率模块故障造成，占%，而驱动故障早期是由于冷却方式不合理，造成过热，元件损坏，改造成空水冷方式后主要是电容类故障造成变频停运。电源故障也通过整改增加电源的安全性。 凝泵变频器故障类型主要是功率模块故障，早期是过热故障，后期是电容类故障。早期是由于冷却效果不理想，增加空调数量后过热类故障消失。 （）高压变频器工作原理 高压变频器采用交直交直接高压（高高）方式，通过移相变压器降压提供整流电源，采用功率单元输出串联达到输出可调KV的电源。主电路如图所示。每相功率单元通过光纤接收信号，采用空间矢量正弦波脉宽调制（PWM）方式，控制Q～Q IGBT的导通和关断，输出单相脉宽调制波形，个功率单元串联输出叠加，形成KV的可调频率的电压。如图所示。 功率单元经过桥式整流电路将三相交流整流为V直流，再经过可控IGBT逆变成频率为HZ，电压为VV的可调交流电，电阻电容起到稳压消谐作用。若输入电压升高，则直流母线也相应升高，造成过压，其中凝泵变频几次由于斗轮机单项接地造成不接地KV系统非接地相电压升高，引起凝泵输入电压升高，造成过压跳闸。若电容损坏击穿，则有可能造成直流母排绝缘下降，甚至造成直流短路爆炸，进而破坏整流桥及逆变IGBT模块。若某个电容损坏开路，则直流母线的间的总容值下降，稳压效果下降，波形谐波大，直流中交流成分增加，则输出的波形与给定将存在差异，若交流成分造成等效直流电压升高，则有可能造成过压故障；若交流成分造成等效直流电压降低，也有可能使带负载能力下降，即运行电流波动。 电容为电解电容，金属箔为正极（铝），与正极紧贴金属的氧化膜（氧化铝）是电介质，阴极是导电材料、电解质（电解质可以是液体或固体），和其他材料共同组成。从之前爆炸的电容泄露出的液体可知，我厂变频器电容里电解质存在液体，液体受温度影响较大。 电解电容寿命与环境温度以及纹波电流的大小有关。温度每上升度，电容寿命降低一倍，以一个度下能运行小时的电容计算，正常能运行年左右，而温度上升至度，则寿命降低一半。纹波电流指流过电容的交流分量，交流分量越大，电容使用寿命越短。同时电容还受工作电压影响，工作电压越高，寿命越低。 早期变频器小室由于冷却效果差，环境运行温度高，大大降低了电容使用寿命，又由于凝泵变频器已运行年，较引风机变频器时间长，电容已临近寿命后期，故器功率单元故障率在今年显著提高。 （）UPS工作原理及对比 UPS是将V的三相交流电整流成V直流，再逆变成V额定频率为HZ单相交流电，如图。虽然总体原理相似，但UPS相对于高压变频器还有一些区别，造成二者故障率差别巨大，两者对比表如表。 表：高压变频器与UPS对比表 UPS 引风机变频器 凝泵变频器 高压变频器与UPS对比差异 输入电压 V V V 高压变频器输入电压高 直流母线电压 V V V 高压变频器直流母线电压高，电容数量多，对电容的要求高，电容易损坏。 输出电压 V HZ V HZ V HZ 高压变频器输出为不断调节的波形，负荷电流不断变化，相应的直流母线中的谐波也在不断变化，电容运行环境较为恶劣。UPS输出稳定调节率小，各元件在平稳的工况运行，故障率低。 运行电流 A A A 高压变频器电流波动大，相应的发热量也大，对其元件冲击也大，整流元件、电容、IGBT工况处于一直变化当中。UPS带控制电源负载，平时处于备用状态，负载电流小，负载波动小，运行在稳定的工况下，故障率低。 环境因素 室温常年℃ 飞灰少 温度： 早期℃ 后期℃ 飞灰较多 湿度大 温度： 早期℃ 后期℃ 飞灰较多 湿度大 UPS运行环境稳定一直处于适宜的环境，电容的寿命较长，同时飞灰少，运行环境好。高压变频器投产初期运行环境温度高，降低电容等元件的寿命，同时运行环境飞灰多，湿度大，对各元件的腐蚀也相应大。 功率单元数量 *台机组 个*台*台机组 共个 *台机 共个 高压变频器功率单元多，相应的整流桥、逆变器、电容等元件多，故障基数大，相应故障次数多。 启停次数 大小修 停机或故障停运 停机或故障停运 UPS常年处于稳定运行状态，只有大小修才会停机，且停机时间短，只有两天。高压变频器停机次数多，停止时间长（整个大小修或机组停机时间），只要停机就停止通风系统，变频器单元停机时受到潮气侵蚀等时间长，开停机冲击次数多。 综上所述，引起高压变频器最近故障率高的原因有： 早期运行温度高，降低了变频器电容的寿命，同时运行时间长，已到电容使用寿命后期，功率单元电容异常造成故障，伴生的过压、爆炸应力等现象也影响功率柜其他元件的安全。 .暴露问题 （）、电解电容安全隐患高，寿命接近后期，稳定性低。 （）、大小修缺少对变频器功率单元的定期维护检测保养。 （）、停机期间变频器得不到良好的环境保护，易受潮。 （）、班组人员对高压变频器内部原理了解不深刻，故障定位能力不足。 .应对措施 （）、加强变频器日常的巡视检查，保证其运行环境保持良好，提高其运行年限。 （）、停机期间保持变频器风扇持续运行，确保运行环境干燥，封堵严密，减少驱动模块的热腐蚀、潮气、灰尘侵害，延长寿命。 （）、机组大小修制定变频器功率模块的检测维护计划，对功率模块内部电容进行电容测试实验，对直流母线进行耐压试验，测试IGBT的输出特性和转移特性等，检测模块的老化程度，及时发现问题。同时对控制系统进行输入输出检测，保护逻辑验证，老化测试，对服役年限较长的可依据保护规定年限升级控制系统，更换功率模块内电解电容和升级成当前最新模块板件，确保设备运行的稳定性。 （）、加强班组人员对变频器内部原理的培训，故障分析方法的学习。 （）、在变频器的输出端安装电抗器 （）、在变频器的输出端安装dv/dt滤波器 （）、在变频器的输出端安装正弦波滤波器 （文章来源于网络，侵删）

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