变频器有哪些自身保护功能？

经过多年的发展，变频器（VFD）已经开始从纯工业产品向民用领域过渡。VFD的使用可以说是下乡了，（恒压供水）渗透到了千家万户（变频空调）。但使用一段时间后，你会发现VFD的故障率远高于一般家用电器，也高于一般工业电器（PLC、电机），很多故障还伴有冒烟、爆炸等现象。有时高压系统会跳闸。而且一旦冒烟爆炸，VFD基本就报废了，就算修，费用也很高。

这是什么原因呢？

现在已经进入市场经济，大部分工程都是工程公司通过设计院和招投标来实施的。通常，明确要求VFD的指标具有各种保护功能。所以当VFD损坏时，用户无法理解，甚至有人会质疑VFD是不是假的。其实VFD发展到今天，它的保护已经非常成熟可靠了。但是这些保护都是建立在逆变器本身没有故障的前提下。一旦逆变器短路，或者元器件失效，就会出大问题。似乎没有人去思考谁能保护逆变器本身。在国内，通常的做法是在VFD的入口处加一个空气开关。有什么效果？实践证明，实际效果一般。当VFD内部发生短路时，VFD会被烧毁（在空气中打开比较敏感）。连没开好的低压主进线开关都和上级高压开关一起跳出来。

它是VFD的功率（高压大电流）和电子（低压小电流）器件的集成。里面有很多功率器件（整流桥；电解电容器；IGBT）也有大量的电子设备（控制面板显示器）。一旦出现内部短路（原因详见下文），如果进线处没有快速熔断保护，必然导致整流桥开路或短路。好在逆变器没有电流输入，故障不会继续扩大；一旦整流桥短路击穿，势必造成更大的短路电流。VFD会烧毁甚至跳闸，造成不可估量的损失。

为什么会造成这么大的事故，还得从变频驱动说起。通用逆变器工作时，通过整流桥将交流电转换成直流电，通过DC电容稳压，最后通过IGBT逆变器斩波转换成变频变压的交流电，驱动电机旋转。

如果VFD温度；VFD灰尘太多（控制面板不防尘）；由于器件老化，逆变桥统一臂的两个逆变器在连续交替运行过程中出现异常，导致在交替导通过程中，一个器件已经导通，而另一个器件还没来得及关断。同一桥臂上下功率器件的“直通”使得DC电压的正负两极处于短路状态。有时，甚至DC总线在逆变器内部的直接短路也是由于逆变器中灰尘过多和一些水汽造成的。这种短路是非常可怕的。正常情况下，一旦VFD检测到故障，会立即切断输出。但是如果进线侧没有接触器，就永远不可能切断输入。这个大家都知道，但是大概没想过会有多大。一旦形成短路，如果不考虑进线电缆的截面积，短路电流是无穷大。在正常情况下，VFD的入口侧会打开以进行保护。空气开关通常配有热磁跳闸装置。对于保护VFD，热脱扣基本没用（VFD本身有过流过载保护，灵敏度远高于开路。比如电机额定电流为12.2A，VFD可以设置为12.2，但是没有品牌可以设置为12.2）。磁力脱扣用于短路保护。正常开磁脱扣器的整定值是开磁脱扣器额定电流的10倍。断开的固有机械时间为500-1000ms（即检测到跳闸后由执行器断开断开触点的时间）。比如75KW的电机，一般情况下，人们会选择200 kW的开式电机。一旦逆变器DC短路，短路电流肯定远大于2000。1秒后，开路电机跳闸，400v*2000a*1s=800kw。很多人可能没见过800KW的电机，家家都有电表交每月电费，一次电1kw。一般两个人的家庭都会存一点。可以想象，一年消耗这么大的能量（做饭和制冷等。）瞬间流入VFD，不爆炸才怪。同时也可能造成电网欠压引起上级开关动作。

如何避免这种事故？

主动措施：保证电气间恒温、恒湿、无尘（简单来说就是像家居环境，准确来说应该达到国内发达城市处级以上实权公务人员的办公环境）；定期清洁VFD内部的灰尘，必要时进行拆卸、清洁和重新组装。定时拧紧电源控制电缆（一定要指定负责慢的同志）。除非有带防褪色垫的螺丝，不然时间一长就不会变紧了。电源线虚接导致VFD损坏的例子不少。大约每八年更换一次DC电解电容器。安装进线接触器（由逆变继电器控制）时，故障发生后应立即切断电流输入，以免事故扩大。

被动措施：在进线处安装适当容量的快速熔断器（带二极管标志的保险）。一般情况下，VFD厂家会给出快熔VFD配置的具体型号。

审核编辑 ：李倩