变频器充电电阻电容容量的计算.docx

充电电阻和储能电容引发的变频器故障1．充电电阻 中小功率通用变频器一般为电压型变频器，采用交—直—交工作方式当变 频器刚上电时，由于直流侧的滤波电容容量非常大，在刚充电的瞬间对电流相当于短路，电 流会很大如果在整流桥与电解电容之间不加充电电阻，则相当于 380V 电源直接对地短路， 瞬间整流桥通过无穷大的电流导致整流桥炸掉加上充电电阻限流后，要是不并继电器或其 他元件，充电电阻消耗功率也很大例如对于22kW的变频器，在PN端直流母线）上至少 有 45A 的电流如果“接控制电路”部分出问题（比如继电器或者晶闸管等等质量有问题）则在 变频器运行一会儿充电电阻就将因发热太大而坏掉所以充电电阻串接在充电回路中，起通 电瞬间限流充电，以保护整流器等一些输入回路器件的作用，有的书本上也叫缓冲电阻或启 动电阻西门子 6SE701G 变频启动电路如附图所示充电完成后，控制电路通过继电器的触点或晶闸管将电阻短路，完成变频器的上电过程如 果变频器的交流输入电源频繁通断，或者旁路接触器的触点接触不良或晶闸管的导通阻值变 大，反复充电或充电时间过长都会导致充电电阻烧坏因此在替换充电电阻前，必须找出原 因，才能再将变频器投入使用。

但有的变频器在启动期间CPU是有一个电压检测和降频动作的，如果接触器线圈引线端子 松动造成接触不良，接触器未能吸合，启动时的较大电流在充电电阻上形成较大的压降，主 回路直流电压的急剧跌落为电压检测电路所侦测， CPU 会做出降频指令，在空载或轻载时， 检测电路将欠压故障“及时上报”， CPU 马上停机保护电阻来不及烧掉，变频器已经停机保 护那么，如何选择充电电阻的阻值呢?380V交流电整流后经过充电电阻对电解电容充电，当充到一定值（比如DC200V）辅助电源启动给控制板供电，让控制板工作从而继电器或晶闸管接通，充电电阻就不再工作了在开 机的瞬间，充电电阻越小，则流过整流桥的电流就越大经常有初学变频器维修者打来 咨询，更换了充电电阻，变频器一开机，整流桥马上就被炸掉了，是不是充电电阻选择太小 了呢?答案是否定的其实，在开机瞬间，一般情况下一开机炸掉整流桥不是因为选择的充电电阻R小了，而是R 太大导致整流桥的炸掉因为变频器开机后，电流经充电电阻去充电，当充的电足够辅助 电源启动（比如 200V） ， CPU 工作，发出信号给继电器或晶闸管可控硅让其导通在继电器 导通瞬间继电器b点处电压要是很低（比200V大），而a点电压是AC380V直接整流过来大 概在DC540V左右，所以a、b二端压差很大。

在触发、导通瞬间电流很大，就好比a、b 之间是一个很小的电阻，瞬间几百伏电压加上去，这样整流桥流过的电流远远大于整流桥额 定电流，所以把整流桥炸掉变频器功率越大，充电电阻越小因为变频器功率越大，需要电解电容的容量就越大，而电 容器的容量越大，所需要充电的时间就越长 RC 决定充电时间，要想充电时间尽量短，只 有把充电电阻R取小一般充电电阻选择：最大值最好不要超过300Q，最小值最好大于等 于10Q，大功率变频器选择充电电阻小，小功率变频器充电电阻大2 .储能电容储能电容容量的选择：一般选择经验值浊60pF/A例如，一台15kW的变 频器额定电流为30A，需要的电容容量为＞60pF/Ax30 A即至少为1800pF，所以一般选 择4个2200pF（二并二串）或者2个4700pF的电容（二串联）当然还要考虑所选电容器的品 牌，品牌不同，质量相差会很大有的人维修变频器只对损坏的逆变模块一换了之，往往用不了多长时间模块再次损坏出现 这种情况会抱怨模块质量不佳，用户使用环境太差等等其实，最重要的原因是他们没有找 出逆变模块损坏的原因，没有彻底清除故障隐患逆变模块的损坏，除了负载长时间过载、散热不良和雷电冲击之外，究其内部原因，电容器 的容量减小、失容和失效，是导致其损坏的致命杀手!其危害性不容忽视。

容量减小，轻者 表现为带负载能力差，负载加重时往往引起直流回路欠压眺闸故障，电容进一步损坏时，则 形成对逆变模块的致命打击，此时，电压检测电路来不及做出反应，报出故障，造成逆变模 块损坏电容不良或失效以后（或容量变小），带小功率负载（大马拉小车）运行时表面上看不出什么异 常，但接入较大功率负载后（满载运行）情形就不一样了此时变频器直流回路已完全（或者部 分）丧失储能滤波能力直流回路是频率为 300Hz 的脉动直流，电机启动时的电流吸入，加 大了脉动电流的脉动成分这是电阻选小了对高压电容不利，电阻选大了容易炸的原因之一 此外，如果电机绕组的反电势或变频器的某一输出载波，恰好落在脉动直流的变化范围之内， 二者相互叠加，整个系统内脉动电流的急剧变化，恰好落到某一频率点上，电路中的分布电 感和分布电容不时的加入进来，各方面的不利因素的加入和互为作用，使回路中的动态能量 急剧上升，瞬间危险的谐振过电压在此时出现!逆变模块中的 IGBT 管和电路中的尖峰电压 吸收二极管，它们的耐压值在正常时有一定的甚至是较大的富裕量，但在此时高于耐压值数 倍的高电压冲击下，并无招架之功，也显得非常脆弱，过电压炸裂和击穿短路也就不足为奇 了。

虽然变频器有完善的电压或电流保护检测电路，但如果经常要面对此类瞬间电压畸变， 显得无能无力，或有时根本无法做出适时的反应但储能电容不良故障往往又较为隐蔽，可以说是软故障，容易被人忽视有的电容测其容量 似乎没有问题，也可以运行，但在运行中是一大隐患尤其是大功率变频器中的电容，如果 环境恶劣运行年久，其引出电极常年累月经受数百赫兹的大电流充、放电冲击，出现不同程 度的腐蚀氧化现象，用电容表测量，容量无异常，但接在电路中，则因充、放电内阻增大，致使直流回路电压跌落，变频器不能正常工作，从而使检修人员作出误判，走弯路再次强 调：储能电容失容后极易出现谐振过电压导致模块炸裂笔者特别强调，检修三年以上或运行年限更长的变频器，不能忽略对储能电容的检查；对逆 变模块说不清道不明原因的损坏，则应彻底检查、更换直流回路中的储能电容!。