点击图片查看原图
摘要：本文首要论述我厂所运用的罗宾康高压变频器的体系组成及其技能特色，并介绍在我厂推迟焦化气压机设备运用中所产生的问题进行论述、剖析，然后采纳有用的应对对策，处理出产实践问题。
现在世界上的高压变频器不像低压变频器相同具有老练共同的主电路拓扑结构，而限于功率器材的电压耐量和高压运用的对立，国内外各高压变频器的出产厂商选用不同的功率器材和不同的主电路拓扑结构，以习惯不同的电压等级和各种拖动的设备要求，因而在各项功用指标和习惯规模上也各有差异。
2.1 西门子罗宾康公司运用单元串联多重化技能，出产出功率为315kW～10MW的完美无谐波
（PERFECTHARMONY）高压变频器，无须输出变压器完成了直接3.3kV或6kV高压输出；首家在高压变频器中选用了先进的IGBT功率开关器材，达到了完美无谐波的输出波形，无须外加滤波器即可满意各国供电部门对谐波的严格要求；输入功率因数可达0.95以上，THD
所谓多重化技能便是每相由几个低压PWM功率单元串联组成，各功率单元由一个多绕组的阻隔变压器供电，用高速微处理器完成操控和以光导纤维阻隔驱动。多重化技能从根本上处理了一般6脉冲和12脉冲变频器所产生的谐波问题，可完成完美无谐波变频。
图1为6kV变频器的主电路拓扑结构图，每组由5个额外电压为690V的功率单元串联，因而相电压为690V×5=3450V，所对应的线 五功率单元串联变频器的电气衔接
图2为五功率单元串联变频器的电气衔接，每个功率单元由输入阻隔变压器的15个二次绕组别离供电，15个二次绕组分红5组，每组之间存在一个12°的相位差。每个功率单元都是由低压绝缘栅双极型晶体管（IGBT）构成的三相输入，单相输出的低压PWM电压型逆变器。
图3为功率单元电路，每个功率单元输出电压为1、0、-1三种状况电平，每相5个单元叠加，就可产生11种不同的电平等级，别离为±5、±4、±3、±2、±1和0。
多重化技能构成的高压变频器，也称为单元串联多电平PWM电压型变频器，选用功率单元串联，而不是用传统的器材串联来完成高压输出，所以不存在器材均压的问题。每个功率单元接受悉数的输出电流，但仅接受1/5的输出相电压和1/15的输出功率。变频器因为选用多重化PWM技能，由5对顺次相移12°的三角载波对基波电压进行调制。对A相基波调制所得的5个信号，别离操控A1～A5五个功率单元，经叠加可得具有11级阶梯电平的相电压波形，线次以下的谐波都可以抵消，总的电压和电丢失线%，可谓完美无谐波变频器。它的输入功率因数可达0.95以上，不用设置输入滤波器和功率因数补偿设备。变频器同一相的功率单元输出相同的基波电压，串联各单元之间的载波错开必定的相位，每个功率单元的IGBT开关频率若为600Hz，则当5个功率单元串联时，等效的输出相电压开关频率为6kHz。功率单元选用低的开关频率可以下降开关损耗，而高的等效输出开关频率和多电平可以大大改进输出波形。波形的改进除减小输出谐波外，还可以下降噪声、dv/dt值和电机的转矩脉动。
所以这种变频器对电机无特别要求，可用于遍及笼型电机，且不用降额运用，对输出电缆长度也无特别约束。因为功率单元有满意的滤波电容，变频器可接受-30%电源电压下降和5个周期的电源损失。这种主电路拓扑结构尽管使器材数量添加，但因为IGBT驱动功率很低，且不用选用均压电路、吸收电路和输出滤波器，可使变频器的功率高达96%以上。
（1）因为选用功率单元串联，可选用技能老练，价格低廉的低压IGBT组成逆变单元，经过串联单元的个数习惯不同的输出电压要求；（2）完美的输入输出波形，使其能习惯任何场合及电机运用；（3）因为多功率单元具有相同的结构及参数，便于将功率单元做成模块化，完成冗余规划，即便在单个单元毛病时也可经过单元旁路功用将该单元短路，体系仍能正常或降额运转。
（1）运用的功率单元及功率器材数量太多，6kV体系要运用150只功率器材（90只二极管，60只IGBT），设备的体积太大，重量大，设备方位成问题；（2）无法完成能量回馈及四象限运转，且无法完成制动；（3）当电网电压和电机电压不一起无法完成旁路切换操控。
自从高压变频器进入中国市场以来，在短短的十几年时间里得到了十分广泛的运用。现在，高压变频器以其智能化、数字化、网络化等长处越来越遭到人们的喜爱。跟着高压变频器运用规模的扩展，露出出来的问题也越来越多，首要有以下几方面：
跟着高压变频器主电路拓扑结构的不断改进。谐波问题已从高压变频器内部结构的规划与出产中得到很大改进。
变频器是一种精细的电气设备，其发热是由内部的损耗产生的。因变频器内部有许多的电路板以及电解电容组成，决议了它运转中对环境的要求比较高，一起因为元器材自身的差异，即便同批次的产品也存在一些差异，这就导致了变频器之间的差异也比较多。环境对设备的安稳运转有着很大的影响，高温高湿及高污染的环境大大下降了设备的安稳运转。
例：我厂2009年9月18日变频器功率单元过热导致电容焚毁毛病原因的剖析：
我厂2008年在推迟焦化3300KW气压机上投用的西门子公司出产的罗宾康3300KW高压变频器，于2009年9月18日呈现因温度高而构成功率单元电容器爆破，引起单元IGBT爆破，构成高压变频器跳机。其时现场环境高压变频器室存在负压，周围的炭粉等简单进入变频器室。该变频室的进风口规划为地下抽风，湿润的空气简单进入房间。
变频器最早于2009年8月18日10：51分呈现接地毛病，其机理为它的输入电源三相电压相差40%以上，变频器就宣布这个报警，但此刻变频器还在运转中，该报警一向持续到8月19日的5：07分，此刻变频器呈现A4overtemperature报警，报警于9：27分复位，在下午的14：27分，呈现多个功率单元过温报警，而且于14：44分，A4功率单元终究导致过温毛病而被旁路，因为有旁路体系，所以变频器持续运转而没有停机，在15：04分，另一个功率单元A5也因为功率单元过温毛病而被旁路，变频器依然没有停机，很快15：05分，B5功率单元也因为相同的过温毛病而被旁路掉，变频器在三个单元都被旁路后依然在持续运转中，一向到15：06分，变频器因为B4功率单元OOS毛病而中止了运转。将这些功率单元拆开看，变频器B5单元损坏最为严峻，其间一个电容击穿，其他有几个电容发热阀翻开，确认为外部受热，导致电容损坏，电容损坏后，电容瞬间短路，导致IGBT短路爆破。可以确认的是，变频器的这些毛病，都是因为变频器过热所导致的。
（1）高压变频器在8月18日呈现接地毛病。接地毛病是因为变频器电压不平衡，这样总的电压就会下降，而变频器的高压与操控体系的低压体系归于一个母线，导致操控体系的电压下降，因为操控部分由UPS供电，对它没有任何影响；但关于风机影响较大，风机的电压下降，风机的转速就会下降，那么变频器的散热就会遭到影响，一起空调的正常作业遭到了影响，其冷却才干打了扣头，这就解说了为什么变频器在5：07分呈现变频器A4overtemperature报警，但因热量现已在内部累积，无法将这些热量及时散宣布去。
（2）变频器通风体系不能满意要求。现场发现变频器的房间现已构成负压，翻开房间的门是好不容易的，需求很大的力气才干翻开，丈量滤网上的风速，发现最低的当地是1.3米/S，最高的当地是2.3米每秒，可以看出，纠其原因是因为滤网阻塞，构成风速不均匀，而且房间产生负压，产生的热量不能有用的排出变频器柜外，这也是过热的原因之一。
综上，以上两种要素导致变频器内部产生的热量不能及时扫除柜外，而在柜内累积。即便后来风机的速度康复正常，但因为一向以来变频器的散热现已处于临界状况饱满，内部累积的热量加上后来产生的热量无法及时扫除柜外，终究构成变频器过热而损坏功率单元，这便是此次事端的原因。
（1）因为现在房间的滤网是固定式的，当滤网产生阻塞的时分，房间的进风量削减，不能满意要求，然后房间负压增大。主张要将房间进风口的滤网做成可替换式的，预备两套滤网，定时查看，定时清洁，坚持清洁便是坚持通风杰出，确保进风量足够。
（2）变频器的发热量主电路约占98%，操控电路占2%，其散热首要靠柜顶风机电扇散热，将变频器箱体内部热量带走。假如此电扇电源不安稳，则电扇的风量就会动摇，肯定影响变频器的散热。
（3）下降设备环境温度：因为变频器是电子设备，内含电子元、电解电容等，所以温度对其寿数影响比较大。高压变频器的环境运转温度一般要求-10℃～-50℃，假如可以采纳办法尽可能下降变频器运转温度，那么变频器的运用寿数就延伸，功用也比较安稳。
本文经过对高压变频的根本构成及技能运用实践的剖析，提出了处理这些问题的实践对策，跟着新技能和新理论不断在变频器上的运用，变频器存在的这些问题有望经过变频器自身的功用和补偿来处理。跟着工业现场和社会环境对变频器的要求不断提高，满意实践需求的真实“绿色”变频器也会不久问世。