隨著工廠自動化技術(shù)的發(fā)展，變頻器具有調(diào)速方便、性能可靠、節(jié)能顯著等優(yōu)點，日益成為重要的驅(qū)動和控制設(shè)備，廣泛應(yīng)用于紡織、石化、冶金、起重、拉絲、啤酒飲料、樓宇控制等行業(yè)。由于變頻器使用的電子元件是有使用壽命的，同時安裝環(huán)境、電網(wǎng)電壓等因素影響變頻器的使用壽命。要確保變頻器可靠連續(xù)地運行，延長使用壽命，關(guān)鍵在于日常維護保養(yǎng)。
 
一、變頻器的基本結(jié)構(gòu)：
 

上圖為變頻器的結(jié)構(gòu)圖，變頻器主要有以下四個部分組成：
1． 整流器
整流器的功能就是將輸入三相交流電整流為直流電。整流器有兩種基本類型：可控的和不可控的。不可控整流器由二極管組成，可控整流器含氧的
2．  逆變器
逆變器是變頻器的輸出環(huán)節(jié)，逆變器能將直流電變換為任意頻率的交流電，當(dāng)前逆變器幾乎全部由絕緣門極場效應(yīng)晶體管（IGBT）組成，早期的逆變器大多是用大功率晶體管組成的。
3．  中間電路
中間電路的功能是濾波和儲能，主要由高壓大容量電解電容和電抗器構(gòu)成，電容近似為理想電壓源，為逆變器提供輸入電源。
4．  控制電路
控制電路負責(zé)采集主回路信號、接收控制命令、控制逆變器IGBT門極觸發(fā)、提供人機接口等全部控制工作。
 
二、影響變頻器使用壽命的主要因素：
 
根據(jù)變頻器的結(jié)構(gòu)，變頻器內(nèi)部的元器件主要有電阻、電容、電感、半導(dǎo)體器件、PCB板和散熱風(fēng)機等。合理設(shè)計的電感、電阻和PCB板服務(wù)壽命很長，但是環(huán)境對電阻或PCB板等部件的使用壽命還是有很大影響。半導(dǎo)體器件本身的平均壽命長達10000年（晶體管的封裝和引線焊接壽命要比這短得多），所以一般不討論半導(dǎo)體器件的主動失效問題；主回路大功率晶體管和二極管的損壞通常是由于過壓、過流和過熱這三個極端因素造成的。
冷卻風(fēng)機是有使用壽命的，主要因為冷卻風(fēng)機的軸承有使用壽命，目前最好的能做到50000小時，大概相當(dāng)于滿轉(zhuǎn)速連續(xù)使用5年。因此丹佛斯的風(fēng)機控制要采用智能控制，當(dāng)散熱片的溫度低于40℃時，冷卻風(fēng)機是不運轉(zhuǎn)的；然后隨著散熱片的溫度增加，轉(zhuǎn)速也逐步增加，直到滿轉(zhuǎn)速為止。這樣可以盡量延長風(fēng)機使用壽命。
    大容量鋁電解電容是有使用壽命的，壽命長短與產(chǎn)品選型、環(huán)境溫度和充電電流的有效值有關(guān)。丹佛斯變頻器使用溫度最高壽命最長的電解電容，再加上主回路采用LC濾波，大大抑制了充電電流有效值，因此丹佛斯變頻器電解電容的使用壽命與整機相當(dāng)。
 
三、使用中容易造成變頻器損壞或縮短變頻器使用壽命的主要原因：
 
1.    運行環(huán)境不良
環(huán)境不良包括環(huán)境濕度太大，環(huán)境中含腐蝕性氣體，環(huán)境太臟或太油，運行環(huán)境溫度過高等狀況。其中環(huán)境濕度太大會降低變頻器內(nèi)部的絕緣引起放電擊穿，導(dǎo)致PCB板發(fā)霉進而發(fā)生導(dǎo)線霉斷或接插件接觸不良，還會加速銅排和金屬結(jié)構(gòu)件氧化，導(dǎo)致主回路或動力端子排接觸不良。環(huán)境中含腐蝕性氣體，環(huán)境太臟或太油對PCB板和小型電子元器件的損害較大，會顯著降低變頻器的使用壽命。丹佛斯為應(yīng)對環(huán)境腐蝕問題，采取了對所有PCB加噴增強型涂層的措施，但是市場上還有許多變頻器是不采取任何PCB板防護措施的。環(huán)境太臟還會破環(huán)風(fēng)機葉輪的動平衡，引起風(fēng)機額外的振動，這會大大縮短風(fēng)機軸承的使用壽命。運行環(huán)境溫度過高會影響電阻、半導(dǎo)體器件、電解電容和風(fēng)機等許多部件的使用壽命，而且這些部件的壽命通常與環(huán)境溫度是指數(shù)相關(guān)的，如工作溫度每降低10℃，電解電容的使用壽命就延長1倍。因此維護好變頻器的散熱通道，保證散熱風(fēng)機可靠正常工作對于延長變頻器的使用壽命有著非常重要意義。
 
2.    變頻器輸出短路或?qū)Φ囟搪?br /> 短路可能是電機相間短路，電機對地短路，電機電纜線絕緣不良或表皮磨破對地短路造成的。變頻器的逆變模塊IGBT對短路過流的耐受時間非常之短，通常不允許短路時間超過10μS，因此變頻器都有非常快速的過流檢測和保護電路，但是盡管如此，由于短路時的電流值很大（約為額定值的10倍），會令半導(dǎo)體器件承受巨大應(yīng)力，一般半導(dǎo)體廠商都認為短路過流是不能周期性重復(fù)的，而且短路過流保護具有概率特性，即短路過流保護不是100%成功的。頻繁輸出短路尤其是輸出對地短路對變頻器會造成非常致命的損害，所以需要日常檢查電機和電機電纜線的絕緣狀況，才能保障設(shè)備正常可靠地運行。
 
3.    輸入電網(wǎng)突波或浪涌電壓太高
輸入電壓突波的主要成因有雷電直接擊中電網(wǎng)，電網(wǎng)中大感性負載分斷，大型功率因數(shù)補償器分合閘，同一段電網(wǎng)中有大的直流電機負載，負載短路電源跳閘，電源線絕緣不良打火等諸種。輸入突波電壓或浪涌電壓會造成變頻器輸入整流模塊的致命損壞。由于電網(wǎng)電壓突波來自于外部，變頻器本身無法作主動性保護，只能作被動保護，保護的主要辦法為在變頻器電源進線側(cè)加裝金屬氧化物壓敏電阻和高頻吸收電容，在整流模塊上加裝吸收電容或靜電放電管。變頻器的輸入突波電壓保護通常總是按照某固定的標準的，能滿足絕大多數(shù)應(yīng)用場合的需求，但是并不適合少數(shù)極端應(yīng)用環(huán)境。如果在日常檢查中發(fā)現(xiàn)變頻器壓敏電阻有損壞情況，或調(diào)查發(fā)現(xiàn)以前發(fā)生過前級自動開關(guān)跳脫事件，則需要考慮外部加裝浪涌吸收器和快速熔斷器。
 
四、結(jié)論：延長變頻器的使用壽命，關(guān)鍵在于日常維護保養(yǎng)
綜上所述，為確保變頻器可靠連續(xù)地運行，延長變頻器的使用壽命，關(guān)鍵在于日常維護保養(yǎng)。同時應(yīng)當(dāng)從維護保養(yǎng)中發(fā)現(xiàn)的問題出發(fā)，針對外部使用環(huán)境、電網(wǎng)質(zhì)量等方面改進實際應(yīng)用中的不良影響進行及時準確地處理。
 
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