探究整流模块的特殊故障

通常，逆变模块的故障率要比整流模块的故障率高许多。由负载短路和驱动电路的负压丢失造成的逆变模块的损坏，是不可避免的，尤其是全速（全压）输出下的负载瞬间短路，没有哪种保护电路能保证，逆变模块不被损坏。而整流模块的损坏几率就要小得多，直流回路的储能电容突然彻底击穿短路的情况极为少见，电容的短路有喷液、鼓顶、爆裂等，似乎有一个渐变过程，而整流电路的过电流能力往往要大于逆变模块。整流模块除了抗不住雷击的入侵，由输出过流引起的损坏较少，因为逆变电路（负载路）还串有快熔熔丝，变频器内部的保护电路也会提供及时的停机保护。当然器件本身质量缺陷也能引起损坏，保护电路对此无能为力。

变频器的直流回路和逆变回路无故障，负载电流又在额定电流以下，三相输入电压又在额定值以内，整流模块似乎就没有损坏的理由。

笔者又碰到了“不讲理”的事情，简单的三相整流电路，在维修上却碰到难题了。

故障实例1

在某地安装了一台小功率变频器，先后出现了三次烧毁三相整流桥的故障。变频器功率为2.2kW，所配电动机为1.1kW，且负载较轻，运行电流约为2A，电源电压在380V左右，很稳定，三相电压平衡度较好，因而现场看不出什么异常。但先后更换了3台变频器，运行时间均不足2个月，检查都是三相整流桥烧毁，原因在哪呢？现场观测，输入、输出电压、电流情况都正常，属于轻负载运行。

赶赴现场全面检查，发现在同一车间、同一供电线路上还安装了另两台大功率（其中一台为45kW）变频器，3台变频器既有同时运行、也有不同时起/停的可能。我隐约感到：大功率变频器的运行与起停，也许就是小功率变频器损坏的元凶！

原因是因变频器的三相整流电路为非线性元件，而直流回路又接有容量较大的储能电容，流入两台大功率变频器的整流电流是为直流回路电容器充电的非线性浪涌电流，使得电源侧电压（电流）波形的畸变分量大大增加（相当于在现场安装了两台电容补偿柜，因而形成了波荡的电容投切电流），但对于大功率变频器而言，由于其内部空间较大，输入电路的绝缘处理较强，所以不易造成过电压击穿，但小功率变频器，因内部空间较小，绝缘耐压是个薄弱环节，电源侧的浪涌电压冲击，便使其在劫难逃了。

另外，相对于电源容量而言，小功率变频器的功率显然太不匹配。尤其是当两台大功率变频器停机，只有小功率变频器运行时，当供电变压器容量数倍于变频器功率容量时，变频器输入侧的谐波分量则大为增强，这种能量会使小功率变频器形成过大的浪涌整流电流，也是危及变频器内三相整流桥的一个不容忽视的因素。

该例故障如果单从变频器本身作文章，换新整流模块后，结局仍然是可以预料的：在变频器运行中还会出现随机性损坏。问题的关键是：三相整流桥的损坏，应为外在因素引起，不在变频器电路本身。单纯的更换损坏整流模块，解决不了根本问题。

故障实例2(www.xing528.com)

某化工厂安装了数台进口变频器，工作电流和运行状态都正常，但也屡次出现炸毁三相整流桥的故障，往往在运行中毫无征兆地就爆裂了。变频器在跳闸后，再合闸却合不上，一合就跳，肯定就是变频器内整流桥击穿了。电工师傅曾将电动机换新试验，也无效果。将变频器进行了多次维修和品牌更换，都没有彻底解决问题。据笔者现场勘测和分析：该厂为补偿无功功耗，在电控室安装了数台电容补偿柜。变频器距离电控室距离很近。大容量电容器的投、切动作在电网中形成了幅值极高的浪涌电压和浪涌电流。观察电容补偿柜中的电容进线，并未按常规要求加装浪涌抑制电抗器，此电抗器的作用实质上不但抑制了进入电容器的浪涌电流，也同时改善了整个电网内的电压波形畸变，对减缓浪涌电流的冲击有一定作用。

另外，车间电动机安装量比较多，因生产工艺要求，电动机起停频繁，负荷变动较大。同时由切换负荷引起电网中的浪涌电流，对小功率变频器内的整流模块也造成了一定冲击。

当生产线进行了变频改造后，补偿电容的投、切（充放电）电流、电动机起停造成的浪涌冲击，与变频器整流造成的谐波电流互相放大，在电网系统中形成了瞬时的动荡的电压尖峰与浪涌电流，击穿变频器中的整流模块也就顺理成章了。

上述两个故障实例其实只是一个问题，即电网电压波形的畸变形成了电压尖峰和浪涌电流，使变频器中的整流模块不堪其冲击而损坏，因而处理的措施也很简单。

在小功率变频器的电源输入侧，串入了由XD1电容浪涌抑制线圈（扼流圈）改做的3只“电抗器”如图8-4所示；为现场无功功率补偿柜中的电容器加装了XD1电容浪涌电流抑制器。经上述处理后，整个模块不明不白损坏的现象未再出现过。使用效果还是可以的，改造成本也很低廉，且免去了外地加工购料的麻烦，缩短了改造工期。如果处理得再理想一点，为变频器加装正宗的输入电抗器，当然是一个更好的举措。而XD1浪涌电流抑制器，10元左右一只，在变频器维修完毕后，可顺便为用户备好，以杜绝后患。在实际安装应用中，变频器产品供应商及用户往往出于降低成本的考虑，省掉了输入电抗器。但输入电抗器的配置，确是很有必要的。

检修变频器，也要配合对现场情况的分析，有时候应在变频器外下点功夫。否则看似简单故障，有可能会把一个“修理高手”搞得要缴械投降了。

图8-4 为易坏整流模块的变频器加装三相“电抗器”