從廣義上講,電機(jī)屬于感性負(fù)載,可以用R、L電路加以等效。如下圖:
乍看到這個圖,可以看做一個R、L串聯(lián)電路,因?yàn)槌矢行裕试谙辔簧想妷撼半娏鳓战恰?/span>
電壓與電流同相,電源向電機(jī)提供電能,電壓與電流反向,電機(jī)則向電源反饋電能。電機(jī)運(yùn)行,是電源與電機(jī)之間不間斷的能量交換,而電機(jī)的功率,反映的則是電源向電機(jī)提供電能的有功分量。
變頻器的IGBT是單向元件,只能單向?qū)ǎ瑸榱私o電機(jī)與電源提供一個反饋通路,故在每只IGBT上反并了一個二極管,只不過,反饋的電能用于對電容充電。如下圖:
IGBT的控制信號為電壓信號UGE,通常為±15V,絕緣柵極與發(fā)射極之間的阻抗很大,信號電流與功率都比較小,這屬于控制電路的特點(diǎn)。
IGBT的主體部分要承受高電壓和大電流,相當(dāng)于接觸器的主電路,受控制信號控制,實(shí)現(xiàn)接通與關(guān)斷,不過,頻率要比接觸器可高多了。
變頻器所用的IGBT已經(jīng)模塊化,所以,常稱之為逆變模塊。比如下圖中的a圖,為雙管模塊,b圖則為六管模塊。
一臺變頻器若采用雙管模塊,則需要三塊,若采用六管模塊,有一塊就夠了。不管是雙管,還是六管,若變頻器在運(yùn)行中有一塊出現(xiàn)擊穿,就會直接導(dǎo)致正負(fù)極短路,若在交替導(dǎo)通過程中,原來導(dǎo)通的IGBT尚未完全截止,而另一個IGBT又開始導(dǎo)通,也必將造成正負(fù)極“直通”,“嘭”的一聲響,指定會非常嚇人。這就是傳說中的“變頻器炸機(jī)”。
IGBT的每次導(dǎo)通截止,都會消耗一定能量,載波頻率越高,IGBT開關(guān)次數(shù)就多,消耗的能量也就越大,產(chǎn)生的熱量也就會越多,表現(xiàn)出來的,就是IGBT溫度升高,而半導(dǎo)體功率器件最害怕的就是溫度,溫度一旦過高,就容易導(dǎo)致其擊穿,所以,在變頻器逆變模塊IGBT都會安裝專用的散熱風(fēng)機(jī)給其散熱。
可見,散熱風(fēng)機(jī)該是多么的重要!該散熱風(fēng)機(jī)為高速風(fēng)機(jī),一般為DC24V,可溫控開啟,可手動開啟,屬于易損件,需要定期更換。
IGBT溫度過高,會先報警,后停機(jī),目的也是保護(hù)半導(dǎo)體器件擊穿。目前,所使用的工業(yè)級IGBT,比如英飛凌IGBT4,其結(jié)溫最高溫度為125℃,超過該值,就會導(dǎo)致晶體管損壞。所以,變頻器溫度高跳機(jī)通??刂茷?00℃上下。
變頻器運(yùn)行時,IGBT溫度是需要重點(diǎn)關(guān)注的參數(shù),它能反映運(yùn)行電流的大小、散熱風(fēng)機(jī)的好壞及變頻器載波頻率的高低,對正確判斷變頻器的運(yùn)行狀況意義重大。
變頻器使用已經(jīng)非常普遍,但仍屬于價格比較貴的設(shè)備,對它的運(yùn)行狀況要格外重視,一旦出現(xiàn)問題,帶來的問題也比較麻煩。相比于其他板件,IGBT出現(xiàn)問題的概率還比較高,損失也會比較大。
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