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變頻器短路保護的注意事項

發(fā)布時間：2015-01-09 03:48:12瀏覽次數(shù)：2582
          短路保護是接于電源和負載之間的裝置具有的一種在其負載側(cè)發(fā)生短路時能將短路點與電源有效地分斷的功能。
        短路分斷能力是指裝置在負載側(cè)出現(xiàn)短路后在不致使裝置本身損壞的前提下能將短路電流可靠地切斷的能力，不致于使故障范圍擴大。
        一個裝置具有短路保護功能，所以它必須有一定的短路分斷能力；而一個具有短路分斷能力的裝置，就說明它有短路保護功能，這兩者之間怎么可能被分開來說事呢？
        以常用的空氣開關為例，當出現(xiàn)的短路電流大于空氣開關的短路分斷電流時，空氣開關肯定已經(jīng)啟動保護了，只是其能力小了而不能將短路電流分斷，最終會損壞。為什么它的分斷能力小于實際短路電流呢？一是空氣開關選型問題，二是電網(wǎng)容量的問題，因為電路中短路電流有多大是根據(jù)電路參數(shù)可以計算出來的，與電源容量及線路阻抗有關，即是設計選型應考慮的事情。
        不能因為發(fā)生短路后變頻器損壞了就說它沒有短路保護功能。損壞了，就說明系統(tǒng)中有某一個環(huán)節(jié)存在有問題。
        通常在高低壓斷路器和熔斷器上用到分斷能力，也就是分斷短路電流時的滅弧能力。我們以前使用過AEG早期的變頻器，控制板固定在有活頁的金屬板上，移開就可看到直流母線上的快熔。到目前為止，我們使用的西門子的數(shù)量多，基本都按照了輸出電抗器，但現(xiàn)場線路短路或電機燒都未造成功率元件燒毀，唯一例外的是有一次因制動電阻處短路造成制動單元和整流部分燒毀，進線側(cè)用的是普通的斷路器。如果是因為短路造成變頻器損壞，單就變頻器而言，我認為就是從檢測到保護的響應時間慢了又沒有其它的保護措施，現(xiàn)在很少見到直流回路裝快熔的變頻器了，輸出電抗器對短路電流的限制有沒有效果尚不得而知。
        刀熔開關對進線側(cè)保護,出線是沒有任何硬件保護的(輸出電抗器可以限制短路電流),運行中出現(xiàn)單相接地故障(全壓),燒你變頻器(帶輸出電抗器)沒商量,因為出線無短路保護。
        變頻器的輸出側(cè)不設短路保護是因為，變頻器的輸出功率器件目前都是IGBT的功率模塊。當變頻器輸出或負載發(fā)生短路時，IGBT自身有抗短路的功能，自己被鎖住不輸出電流的功能。保護功率器件不被短路電流損壞。反之，變頻器輸出如果加了短路保護反倒有問題了。首先短路電流很快IGBT如果自身不能自鎖的話，根本來不及保護自己就完蛋了。加了保護也白加，因為速度太快，攔不住。第二，最重要的，        IGBT在工作時，決不允許負載開路，否則會因為高dv/dt導致IGBT擊穿。
        正因為此，IGBT都是能自我抗短路。也就是說不怕負載短路。如果變頻器的輸出功率器件炸了，不是因為短路本身造成的，一定還有其他的原因，比如，工作中負載突然開路了，或者過載了（IGBT怕過載，不怕短路）。
        短路和過載當然不同，短路的電流比過載電流大得多，IGBT有快速的自關斷功能。而過載電流IGBT的自鎖保護是不關斷的，此時當過載時間比較長，管子會發(fā)熱，導致熱過載炸管子。因此，變頻器的故障保護對過載和短路都設置了參數(shù)。西門子的變頻器都有這些輸出保護的功能。而變頻器的輸入，是二極管或可控硅的，就沒有自保護功能了，要用外部的快熔做短路保護。如果整流單元是那種IGBT形式的（ALM），輸入也具備自鎖保護功能，也不怕短路！輸入不加快熔了。
        IGBT的發(fā)展過程，一開始就是研究怎么抗短路的，否則沒法用。因為靠外部的有觸點開關或快熔，都不足以安全保護IGBT的，開關跳了，IGBT也跟著完蛋。所以，在管子輸出加了電流截止保護功能，如果短路電流來了，立即自鎖。使管子不會完蛋。正是因為IGBT有了抗短路的功能，所以在整流或逆變電路中，他不會像可控硅那樣發(fā)生“逆變顛覆”。這也是IGBT的一大亮點呢。
        當變頻器輸出或負載發(fā)生短路時，IGBT自身有抗短路的功能，自己被鎖住不輸出電流的功能。保護功率器件不被短路電流損壞。
        變頻器輸出正在工作時，突然地負載斷線（開路），此時模塊被炸的原因。這都是因為此時的dv/dt太高（特別是負載較大時），此時線路的狀態(tài)就像是帶載*作刀熔開關。盡管變頻器的輸出功率模塊有RC阻容吸收功能，但太高動態(tài)電壓，還是擋不住擊穿IGBT的。
        這種反向浪涌沖擊與自然界中的江河水流很相似, 比如湍急水流的江河上, 水壩的閘門突然放下, 必然激起反向浪涌強烈地沖擊上游。這里的上游就是IGBT, 非常高的反向浪涌dv/dt電壓打得IGBT招架不住。因此，此時炸IGBT 模塊沒商量。
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