詳解:變頻器為何沒(méi)有短路保護(hù)?
發(fā)布時(shí)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(shí)能將短路點(diǎn)與電源有效地分?jǐn)嗟墓δ堋R粋€(gè)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(gè)具有短路分?jǐn)嗄芰Φ难b置,就說(shuō)明它有短路保護(hù)功能。但是變頻器為何沒(méi)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(shí)能將短路點(diǎn)與電源有效地分?jǐn)嗟墓δ?。一個(gè)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(gè)具有短路分?jǐn)嗄芰Φ难b置,就說(shuō)明它有短路保護(hù)功能。
以常用的空氣開(kāi)關(guān)為例,當(dāng)出現(xiàn)的短路電流大于空氣開(kāi)關(guān)的短路分?jǐn)嚯娏鲿r(shí),空氣開(kāi)關(guān)肯定已經(jīng)啟動(dòng)保護(hù)了,只是其能力小了而不能將短路電流分?jǐn)?,最終會(huì)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(kāi)關(guān)選型問(wèn)題,二是電網(wǎng)容量的問(wèn)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(jì)算出來(lái)的,與電源容量及線路阻抗有關(guān),即是設(shè)計(jì)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(shuō)它沒(méi)有短路保護(hù)功能。損壞了,就說(shuō)明系統(tǒng)中有某一個(gè)環(huán)節(jié)存在有問(wèn)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(shí),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(wèn)題了。首先短路電流很快IGBT如果自身不能自鎖的話,根本來(lái)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(shí),決不允許負(fù)載開(kāi)路,否則會(huì)因?yàn)楦遜v/dt導(dǎo)致IGBT擊穿。
正因?yàn)榇?,IGBT都是能自我抗短路。也就是說(shuō)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(kāi)路了,或者過(guò)載了(IGBT怕過(guò)載,不怕短路)。
先說(shuō)變頻器輸出正在工作時(shí),突然地負(fù)載斷線(開(kāi)路),此時(shí)模塊被炸的原因。這都是因?yàn)榇藭r(shí)的dv/dt太高(特別是負(fù)載較大時(shí)),此時(shí)線路的狀態(tài)就像是帶載*作刀熔開(kāi)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(dòng)態(tài)電壓,還是擋不住擊穿IGBT的。因此,此時(shí)炸模塊沒(méi)商量;
再說(shuō)熱過(guò)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(jì)好的,包括散熱的截面、空氣的流動(dòng)或冷卻介質(zhì)的流量等等,如果超負(fù)荷指標(biāo)運(yùn)行,時(shí)間越長(zhǎng),管子的熱積累越重。導(dǎo)致超過(guò)允許的溫升,也同樣是炸模塊沒(méi)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(guò)一次關(guān)于IGBT功率器件的研究學(xué)術(shù)交流。那時(shí),國(guó)內(nèi)的IGBT正處于研發(fā)階段,國(guó)外的產(chǎn)品用的比較普及,而國(guó)內(nèi)的還沒(méi)有推廣產(chǎn)品,那個(gè)時(shí)期,國(guó)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(shí)講演的一個(gè)工程師就說(shuō),他們做實(shí)驗(yàn),IGBT不怕短路,短路了沒(méi)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(duì)那次交流活動(dòng)的內(nèi)容記憶特別深。也知道IGBT的軟肋是什么了。
作為自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)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(jì)的系統(tǒng),才能讓其安全、可靠工作。如果是畫(huà)蛇添足的在變頻器的輸出加開(kāi)關(guān)或保護(hù),而且是帶載動(dòng)作,無(wú)疑將是致命的錯(cuò)誤;如果是“小馬拉大車”,偷工減料心存僥幸心理,想省幾個(gè)錢,潛在的危險(xiǎn)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(dòng)化驅(qū)動(dòng)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(dòng)靜都不小。
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