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詳解:變頻器為何沒有短路保護(hù)?

發(fā)布時間:2014-07-28 責(zé)任編輯:sherryyu

【導(dǎo)讀】短路保護(hù)是接于電源和負(fù)載之間的裝置具有的一種在其負(fù)載側(cè)發(fā)生短路時能將短路點(diǎn)與電源有效地分?jǐn)嗟墓δ堋R粋€裝置具有短路保護(hù)功能,所以它必須有一定的短路分?jǐn)嗄芰?而一個具有短路分?jǐn)嗄芰Φ难b置,就說明它有短路保護(hù)功能。但是變頻器為何沒有短路保護(hù)?
 
短路保護(hù)是接于電源和負(fù)載之間的裝置具有的一種在其負(fù)載側(cè)發(fā)生短路時能將短路點(diǎn)與電源有效地分?jǐn)嗟墓δ堋R粋€裝置具有短路保護(hù)功能,所以它必須有一定的短路分?jǐn)嗄芰?而一個具有短路分?jǐn)嗄芰Φ难b置,就說明它有短路保護(hù)功能。
 
以常用的空氣開關(guān)為例,當(dāng)出現(xiàn)的短路電流大于空氣開關(guān)的短路分?jǐn)嚯娏鲿r,空氣開關(guān)肯定已經(jīng)啟動保護(hù)了,只是其能力小了而不能將短路電流分?jǐn)?,最終會損壞。為什么它的分?jǐn)嗄芰π∮趯?shí)際短路電流呢?一是空氣開關(guān)選型問題,二是電網(wǎng)容量的問題,因?yàn)殡娐分卸搪冯娏饔卸啻笫歉鶕?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(guān),即是設(shè)計選型應(yīng)考慮的事情。
 
不能因?yàn)榘l(fā)生短路后變頻器損壞了就說它沒有短路保護(hù)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。
 
變頻器的輸出側(cè)不設(shè)短路保護(hù)是因?yàn)椋冾l器的輸出功率器件目前都是IGBT的功率模塊。當(dāng)變頻器輸出或負(fù)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(hù)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(hù)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(hù)自己就完蛋了。加了保護(hù)也白加,因?yàn)樗俣忍?,攔不住。第二,最重要的,IGBT在工作時,決不允許負(fù)載開路,否則會因?yàn)楦遜v/dt導(dǎo)致IGBT擊穿。
 
正因?yàn)榇耍琁GBT都是能自我抗短路。也就是說不怕負(fù)載短路。如果變頻器的輸出功率器件炸了,不是因?yàn)槎搪繁旧碓斐傻?,一定還有其他的原因,比如,工作中負(fù)載突然開路了,或者過載了(IGBT怕過載,不怕短路)。
 
先說變頻器輸出正在工作時,突然地負(fù)載斷線(開路),此時模塊被炸的原因。這都是因?yàn)榇藭r的dv/dt太高(特別是負(fù)載較大時),此時線路的狀態(tài)就像是帶載*作刀熔開關(guān)。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。因此,此時炸模塊沒商量;
 
再說熱過載炸模塊,變頻器的輸出功率模塊,其散熱、溫升功能是已經(jīng)設(shè)計好的,包括散熱的截面、空氣的流動或冷卻介質(zhì)的流量等等,如果超負(fù)荷指標(biāo)運(yùn)行,時間越長,管子的熱積累越重。導(dǎo)致超過允許的溫升,也同樣是炸模塊沒商量。
 
記得早在上世紀(jì)的90年代中末期,西安電力電子技術(shù)研究所曾經(jīng)做過一次關(guān)于IGBT功率器件的研究學(xué)術(shù)交流。那時,國內(nèi)的IGBT正處于研發(fā)階段,國外的產(chǎn)品用的比較普及,而國內(nèi)的還沒有推廣產(chǎn)品,那個時期,國內(nèi)的可控硅器件已經(jīng)相當(dāng)?shù)某墒炝耍啻蠊β识加?,IGBT還不行。記得當(dāng)時講演的一個工程師就說,他們做實(shí)驗(yàn),IGBT不怕短路,短路了沒輸出,快速關(guān)斷??蒊GBT特別怕熱,如果散熱不好,很容易炸。所以,對那次交流活動的內(nèi)容記憶特別深。也知道IGBT的軟肋是什么了。
 
作為自動化與驅(qū)動的應(yīng)用工程師,我們應(yīng)該了解使用的元器件的脾氣和秉性,只有這樣才能科學(xué)的、合理的、正確的選型和配置自己設(shè)計的系統(tǒng),才能讓其安全、可靠工作。如果是畫蛇添足的在變頻器的輸出加開關(guān)或保護(hù),而且是帶載動作,無疑將是致命的錯誤;如果是“小馬拉大車”,偷工減料心存僥幸心理,想省幾個錢,潛在的危險是存在的,而且很嚴(yán)重。
 
建筑工程的偷工減料,所面臨的是垮塌事故;自動化驅(qū)動工程的偷工減料。所面臨的是炸、著火事故。都是轟轟烈烈的,動靜都不小。
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