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摘要：随着现代科学技术的迅速发展，大量的发电企业正在使用着高压变频器。高压变频器在使用过程中具有显著的节能效果，但也存在一定的潜在安全隐患，可能会对发电企业的生产活动造成严重影响。基于此，本文先对高压变频器工作原理进行具体的分析，然后对高压变频器在运行中常见的故障及原因进深入的探讨，以供相关的工作人员参考，希望能给我国发电企业的发展带来一定的贡献。
关键词：高压变频器；工作原理；常见故障；分析
采用交流变频器调速技术对交流电机进行调速，具有节电效果好、调速方便、保护功能完善、组态灵活、可靠性强等很多优点。由于交流变频调速技术的众多优越性，在发电领域也得到了非常广泛的应用，对电厂内的风机、水泵等大功率耗能设备实现高压变频器调速改造，已成为公认的节能方案。随着变频器应用范围的扩大，检修维护工作中遇到的问题也越来越多。因此，本文对此进行分析。
1高压变频器工作原理
高压变频器一般采用目前国际流行的功率单元串联多电平技术，系统为高-高结构。高压电直接输入变频器，经过变频器内部功率系统整流、逆变后，变频器直接高压输出至电机，不需要升压变压器等部件。每个功率单元都是一台三相输入、单相输出的脉宽调制型低压变频器，技术可靠，结构和性能完全一致，极大的提高了高压变频器的可靠性与维护性；采用叠波技术，最大限度的消除了高压变频器输出电压中的谐波含量，电压波形接近于标准的正弦波，大大改善了变频器的输出性能，是真正的“无谐波”高压变频器。
变频器一般由以下几个部分组成：制动单元、微处理单元、滤波、整流、逆变、检测单元以及驱动单元等等。它能够按照电动机的具体需求为其提供所需的电源电压，从而实现调速和节能。此外，大部分变频器都具备多种保护功能，如过载保护、过电压保护以及过电流保护等。
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对于不同电压等级的高压变频系统，一般采用每相5～8个功率单元串联方案。通过主电路图，可以更加直观的了解变压器的副边绕组与功率单元以及各功率单元之间的电路连接方式：具有相同标号的3组副边绕组，分别向同一功率柜（同一级）内的三个功率单元供电。第一级内每个功率单元的一个输出端连接在一起形成星型连接点，另一个输出端则与下一级功率单元的输出端相连，依此方式，将同一相的所有功率单元串联在一起，便形成了一个星型连接的三相高压电源，驱动电动机运行。当电网电压为6kV时，变压器的副边输出电压即功率单元的输入电压为690V，每个功率单元的最高输出电压也为690V，同一相的五个单元串联后，相电压为690V×5=3450V，由于三相连接成星型，那么线电压便等于1.732×3450V≈6000V，达到电网电压的水平。功率单元串联后得到的是阶梯正弦的PWM波形，PWM控制，脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要形状和幅值的波形，这种波形正弦度好，du/dt小，可减少对电机和电缆的绝缘损坏，无需输出滤波器就可以使输出电缆长度很长，电动机也不需要降额使用，可直接用于旧设备的改造；同时，电机的谐波损耗也大大减少，消除了由此引起的机械振动，减小了轴承和传动部分的机械应力。
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通过本相上的5（8）个功率单元输出的SPWM波相叠加后，可得到正弦波形。这种波形正弦度好，dv/dt小，即使在低速下也能保持很好的波形。电机的谐波损耗大大减小，避免了由于输出谐波电流引起的电机发热，和转矩脉动引起的电机振动。
2高压变频器在运行中常见的故障及原因
2.1故障直流母线欠电压
直流母线欠电压保护定值设置为额定电压的65%，出现直流母线欠电压故障时，应进行如下工作：（1）电网侧电压偏低或瞬间网侧电压波动太大；（2）高压开关是否掉闸；（2）整流变压器副边是否短路；（3）接线螺栓是否紧固和断裂；（4）接线螺栓的松动和打火；（5）检查功率模块三相进线是否松动；（6）功率模块三相进线熔断器是否完好；（7）功率单元控制板内压整定值漂移；（8）单元控制板损坏；（9）主控箱光纤板故障或PLC板故障；（10）功率单元输入侧整流回路故障。
2.2光纤故障
光纤故障是指单元控制板与主控板之间的通讯中断，当出现光纤故障时，应进行如下工作：（1）检查功率模块控制电源是否正常；（2）检查功率模块以及控制器的光纤连接头是否脱落；（3）光纤是否折断漏光；（4）光纤是否被灰尘蒙蔽；（5）相光板故障；（6）主控箱电源板故障；（7）有时变频器断电时会报出单元光纤通讯故障，属正常现象，直接复位即可。
2.3驱动故障
驱动故障的含义是指IGBT，在出现故障时，电路上的电流增大（达到6-7倍以上），引起的管压降的增加（10-15V）引起的管压降的增加10到15伏而报出的故障。当出现驱动故障时，应进行如下工作：（1）检查内部是否有短路放电痕迹；（2）IGBT是否正常----测量续流二极管；（3）电机是否有问题；（4）输出电缆是否破损，短路情况；（5）输出螺栓是否过热、虚接打火；（6）更换驱动板、单元控制板；（7）把输出铜排拆除。用万用表测量输出电压幅值。
2.4不能调整运行频率
无论采用闭环控制或开环控制，都不能达到改变运行频率的目的，这种故障现象被称为“不能调整运行频率”的故障，运行频率的调整方式有以下几种：（1）本机给定，开环运行；（2）本机给定，闭环运行；（3）模拟给定，开环运行；（4）模拟给定，闭环运行。
3结束语
变频器的整体结构比较复杂，任何一个元器件发生故障会使其不能正常工作，检修维护人员只有掌握变频装置的工作原理，了解其工作要求，熟悉变频器的结构和各部份的主要作用，在工作中不断总结经验，提高维护及检修水平，才能确保其能稳定运行，发挥其应有的性能。
参考文献：
[1]蔡应祥.高压变频器的工作原理和常见故障分析[J].云南电力技术，2019（1）：111-113，121.
[2]潘文龙.高压变频器的工作原理和常见故障分析[J].电子乐园，2019（16）：0212.