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变频器竟然没有短路保护!你知道这是为什么吗?
发布时间:2022-8-30 17:21:00   来源:杭州三科变频技术有限公司   人气值:

短路保护是连接在电源和负载之间的器件的一种功能,当负载侧短路时,可以有效地将短路点从电源上断开。一个器件具有短路保护功能,就必须具有一定的短路分断能力;而一个具有短路分断能力的器件,就意味着它具有短路保护功能。


以常用的空气开关为例。当短路电流大于空气开关的短路分断电流时,空气开关肯定已经启动了保护,但其容量太小,分断不了短路电流,最终会损坏。为什么它的分断能力小于实际短路电流?一个是空气开关的选择,一个是电网的容量,因为电路中的短路电流是可以根据电路参数计算出来的,与电源容量和线路阻抗有关,也就是设计选型要考虑的。

因为变频器(Variable-frequency Drive:以下简称VFD)在短路后就会直接损坏,所以没有短路保护功能。损坏了,说明系统中某个环节出现了问题。


VFD的输出侧没有短路保护,因为VFD的输出功率器件目前都是IGBT功率模块。当VFD或负载输出短路时,IGBT本身具有抗短路功能,锁定不输出电流。保护功率器件免受短路电流损坏。反之,如果加了短路保护,VFD的输出就有了问题。首先,短路电流很快。如果IGBT不能自锁,它将在保护自己之前完蛋。加保护也没用,因为太快了停不下来。其次,*重要的是,IGBT工作时,负载一定不能打开,否则IGBT会因为dv/dt高而击穿。


正因为如此,IGBT可以自己抵抗短路。也就是说,它不怕负载短路。如果VFD的输出功率器件炸了,不是短路本身造成的。肯定还有其他原因,比如工作时负载突然开路或者过载(IGBT怕过载短路)。


一是VFD工作时,负载突然断开(开路),此时模块被炸。这一切都是因为此时dv/dt过高(尤其是负载较重时)。这时候线路的状态就像带负载*的熔刀开关。虽然VFD的输出功率模块具有RC阻容吸收功能,但是过高的动态电压并不能阻止IGBT击穿。因此,轰炸模块此时不讨论。


先说热过载爆炸模块,也就是VFD的输出功率模块,它的散热和温升功能都已经设计好了,包括散热的截面,空气的流量或者冷却介质的流量等等。如果超负荷指数运行,时间越长,管道积热越重。如果温升超过了允许温度,就和把模块炸了一样。


记得早在20世纪90年代中后期,Xi安电力电子技术研究所曾经就IGBT电力器件进行过一次学术交流。当时国内IGBT处于研发阶段,国外产品应用广泛,而国内产品尚未普及。当时国内SCR装置已经相当成熟,各种功率都有,但IGBT还没有。我记得当时一个工程师做演讲时说,他们做实验的时候,IGBT不怕短路。短路的时候没有输出,所以很快就关了。IGBT特别怕热,散热不好就容易炸。因此,我对那次交流活动的内容记忆深刻。我也知道IGBT的弱点是什么。


使用组件时,您应该了解它们的脾气和配置。只有这样,你才能科学、合理、正确地选择和配置自己设计的系统,并使其安全可靠地工作。因此大多数变频器厂家都知道,给VFD添加输出加开关或者保护功能都是画蛇添足的,而且是带负荷动作,无疑会是致命的错误;如果是“小马拉大车”,偷工减料,想省点钱,也是幸运的。潜在的危险是存在的,而且非常严重。