A-B 1783-ETAP1F(2*RJ45+1*光口)　4變頻器的輸出波形分析

在下述的分析中，均假定電壓胞的輸出電壓無偶次和無奇次諧波分量存在。此時，某一電壓胞的PWM輸出

電壓波形如圖5所示，對于不同相只是相差120°。逆變器輸出電壓波形為40Hz，每相5個電壓胞的輸出電壓的

相角均依次順序后移16.5°，波形的輸出采用同步PWM的調(diào)制技術(shù)，頻率調(diào)制比取35，幅值調(diào)制比取0.7.可明

顯看出，合成輸出電壓的波形明顯優(yōu)于單個PWM輸出電壓的波形。合成輸出電壓基本上沒什么諧波存在，而通

過dixiplot數(shù)字仿真軟件包對每個電壓胞的輸出波形進(jìn)行頻譜分析可知，電壓胞輸出電壓的頻譜中含有較為豐

富的各次諧波分量。其中，35次諧波為基波幅值的66%（因mf=35），3次諧波為基波幅值的25%以上；反之，合

成輸出電壓頻譜的3次諧波僅占基波分量的10%強(qiáng)一點(diǎn)，其它諧波的幅值所占基波分量數(shù)額就更小了。事實(shí)上在

不同輸出電壓頻率的情況下，通過調(diào)節(jié)各電壓胞疊加的移相角，可以使合成輸出電壓的諧波輸出更小，也可以

有意識地針對某次諧波進(jìn)行抑制處理，即實(shí)行優(yōu)化的諧波控制輸出，以保證電源質(zhì)量。另外，這種合成輸出電

壓的dv/dt變化率基本上為單個PWM輸出的1/5，這對于高壓變頻調(diào)速來講是特別重要的。這樣的合成方法還可

以有效地控制共模電壓的產(chǎn)生。若將這種變頻器直接用于交流感應(yīng)電動機(jī)，一般沒有必要使電機(jī)的絕緣等級降

檔使用。

5結(jié)論

綜上所述，對于高壓變頻調(diào)速而言，即便以后可能會出現(xiàn)承受高電壓的半導(dǎo)體開關(guān)元件，但最好還是采用

合成的方法來實(shí)現(xiàn)高壓變頻調(diào)速，這不但可有效地抑制共模電壓和dv/dt的不利影響，同時，還可有效地控制

諧波的幅值。甚至可完全控制某些不利諧波的出現(xiàn)，也便于各種控制方法的實(shí)現(xiàn)。這種方法的不利一面是，所

需的功率半導(dǎo)體器件較多，某一電壓胞單元出了問題，可能影響逆變器的工作。要解決這個問題，可采用有效

的保護(hù)措施。
1概述 
某油田引進(jìn)GEC工業(yè)控制有限公司設(shè)計的自動化注水泵站，其中的增壓裝置采用變頻調(diào)速電機(jī)驅(qū)動，變頻

調(diào)速器的額定功率為1700kW，額定輸出電壓為三相AC2000V/100Hz.變頻調(diào)速器基本電路采用電流型結(jié)構(gòu)。在運(yùn)

行中多次出現(xiàn)故障停機(jī)，造成停產(chǎn)。這里結(jié)合維護(hù)經(jīng)驗，對這種高壓大功率變頻器的常見故障作一分析。

2常見故障分析

2.1變頻器不能啟動

變頻調(diào)速器不能啟動可由以下幾方面引起：（1）狀態(tài)的控制方式不當(dāng)

啟動前，必須將變頻調(diào)速器從測試狀態(tài)轉(zhuǎn)換到工作狀態(tài)，將遙控/現(xiàn)場開關(guān)放在正確位置上；同時注意啟

動前必須復(fù)位，清除所有故障顯示和保護(hù)封鎖。

（2）連鎖保護(hù)

變頻調(diào)速正常工作時，同步電機(jī)同軸風(fēng)扇必須運(yùn)行，保持電機(jī)繞組通風(fēng)散熱。為將高壓，大電流的功率部

分與外界隔離，保護(hù)設(shè)備和人身安全，功率柜和配電柜的柜門必須關(guān)閉。功率電路由30只高壓，大電流可控硅

組成，可控硅本身存在損耗，因此為保障連續(xù)工作，必須強(qiáng)制通風(fēng)散熱�？刂破鞅旧肀仨氉詸z無故障，否則保

護(hù)封鎖一直有效。這些構(gòu)成變頻調(diào)速器啟動的必要前提條件，共同連鎖保護(hù)，防止事故發(fā)生。

（3）脈沖產(chǎn)生及釋放電路不工作

脈沖產(chǎn)生電路是用來產(chǎn)生調(diào)制脈沖的，它與參考輸入和反饋輸入作用，可分別產(chǎn)生整流橋和逆變橋所需的

六路觸發(fā)脈沖。脈沖釋放電路連鎖故障保護(hù)，當(dāng)自檢無故障時，經(jīng)復(fù)位，且按下啟動按鈕后，脈沖釋放電路才

輸出允許，整流橋和逆變橋的六路觸發(fā)脈沖才能觸發(fā)可控硅。

（4）勵磁驅(qū)動器不工作

調(diào)速電機(jī)為四極同步電機(jī)，其勵磁線圈由勵磁驅(qū)動器控制。當(dāng)勵磁電路不工作時，可能導(dǎo)致失速，過流和

過載等故障。因此當(dāng)檢測到勵磁驅(qū)動器不工作時，禁止變頻調(diào)速器啟動或產(chǎn)生跳閘。

2.2啟動后立即跳閘

2.2.1輔助電源故障

由主變壓器供給兩路電壓，一路為三相AC2000 V，供主電路；另一路為三相AC380V輔助電源，主要供給整

流橋和逆變橋的相位參考輸入和輔助設(shè)備。若輔助電源故障，相位參考輸入不正確，整流橋和逆變橋的觸發(fā)脈

沖相序不正確，可能造成過流，過高壓大功率變頻調(diào)速器結(jié)構(gòu)圖熱，失速和過載等故障。因此一旦輔助電源故

障，就產(chǎn)生跳閘，保護(hù)變頻調(diào)速器。

2.2.2連續(xù)過電流跳閘

這種故障可由以下幾方面引起：一是勵磁電路工作不正常，導(dǎo)致輸入連續(xù)過電流；二是功率電路如可控硅

有故障；三是控制器有故障，控制器引起的故障又分兩種：一種是啟動后幾秒種內(nèi)跳閘，自檢為輸入連續(xù)過電

流，這種故障主要由整流橋控制及觸發(fā)電路部分引起。另一種是啟動十幾秒后跳閘，自檢亦為輸入連續(xù)過電流

，觀察現(xiàn)象為工作模式不能轉(zhuǎn)換到第二階段，即模式二階段，這主要由逆變橋控制及觸發(fā)電路工作不政正常引

起的。

2.2.3跳閘電路故障

系統(tǒng)跳閘可由8種故障引起，即反轉(zhuǎn)/過載/失速，地線故障/橋臂過熱/電流傳感器故障，反饋檢測連續(xù)過

電流，按鈕/機(jī)械故障，保護(hù)檢測連續(xù)過電流，再生制動結(jié)束，電源故障和連鎖不當(dāng)。當(dāng)任何一種故障檢測電

路誤產(chǎn)生一個故障，就使系統(tǒng)跳閘，停機(jī)。

2.3運(yùn)行中跳閘

在運(yùn)行中跳閘時，首先必須查看是否有輸入連續(xù)過電流（包括反饋檢測和保護(hù)檢測）指示，如有，應(yīng)從以

下幾方面入手檢查。

（1）外部環(huán)境和連鎖出現(xiàn)異常：由于現(xiàn)場電網(wǎng)供電環(huán)境惡劣，電網(wǎng)電壓波動超限（+/-12%）和電壓跌落

經(jīng)常發(fā)生，運(yùn)行中經(jīng)常跳閘，停機(jī)。此時不可大意，仍需仔細(xì)確認(rèn)外部原因，防止漏檢，誤判斷。曾經(jīng)有兩次

因閃電造成電壓跌落而停機(jī)，系統(tǒng)自檢為連續(xù)過電流，復(fù)位后自檢正常，但不能啟動，經(jīng)檢查為閃電造成控制

電路器件損壞。
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