什么是恒转矩负载?恒功率负载?变频器的静态测试方法

1.恒转矩负载
    恒转矩负载是指在调节转速的过程中，阻转矩不变的负载，或者说，负载转矩的大小仅取决于负载本身的轻重，而与转速无关。典型的代表是带式输送机。
    2.恒功率负载
    恒功率负载是指在调节转速的过程中，所需功率不变的负载。典型的代表是各种卷扬机。

变频器的静态测试方法

静态测试主要是对整流电路、直流中间电路和逆变电路部分的大功率晶体管（功率模块）的一般性能测试，工具主要是万用表。整流电路的测试主要是对整流二极管的正反向电阻测试，以判断整流二极管的好坏，当然还可以用兆欧表来测试，但应根据二极管的耐压等级选择兆欧表，以免电压过高损坏二极管。直流中间回路的测试主要是对滤波电容器的容量及耐压的测量，并观察电容器上的安全阀是否爆开，有否漏液现象等来判断电容器的好坏。功率模块的测试主要是对功率模块内的续流二极管的好坏的判断。对于IGBT模块还需判断在有触发电压的情况下能否导通和关断。    (1)主回路故障分析。变频器主回路主要由三相或单相整流桥、平波电容器、滤波电容器、IPM逆变桥、限流电阻、接触器等元器件组成。其中对变频器寿命最有影响的是平波铝电解电容器，它的寿命主要由加在其两端的直流电压和内部温度所决定。在主回路设计时已经根据电源电压选定了电容器的型号，所以内部的温度对电解电容器的寿命起决定作用。
    电解电容器相对温度的劣化特性直接影响到变频器的寿命。电解电容器相对温度的劣化特性如图所示，变频器的工作温度每上升10℃，变频器的寿命减半，这是因为电解电容器内部的化学反应随着温度的升高导致劣化速度加快。电容器的劣化速度与材料温度的关系遵循阿列里乌斯理论（电解液理论）。电解电容器的内部温度实际上是电容器周围环境温度与脉动电流造成的温度之和。因此，一方面应该在安装时考虑适合的环境温度，另一方面可以采取一些措施减小脉动电流。在工程采用改善功率因数或增设直流电抗器来减小脉动电流，从而延长电解电容器的寿命。另外，当变频器在风机、水泵类递减转矩负载上使用时，由于脉动电流被较大幅度减低，对电解电容器寿命延长也有明显作用。

    图    电解电容器相对温度的劣化特性
    在电容器劣化过程中，会出现静电容量减小、漏电流增大、等价电阻值增大、tgδ值增大等现象。维护保养时通常以比较容易测量的静电容量来判断电解电容器的劣化情况，当静电容量低于初期值的80%，绝缘阻抗在5MΩ以下时应考虑更换电解电容器。由于变频器的结构限制，更换电解电容器的操作比较繁琐，因此在技术条件不允许时，应由专业维修技术人员来更换。日立公司在新推出的SJ300系列变频器中采用电解电容器可以简单拆换的结构，使变频器的整体寿命得到大大延长。
    (2)电源电路板、IPM电路板、逻辑控制电路板。因变频器的这部分电路板而影响变频器寿命的因素有：电源部分的平波电容器和IPM电路板中的缓冲电容器，其寿命原理特性与前述的平波电容器相同，但这里的电容器中通过的脉动电流是一定的，基本不受主回路负载的影响，故其寿命主要由温度和通电时间决定。与主回路不同的是，由于电容器都焊接在电路板上，通过测量静电容量来判断劣化情况是比较困难的，一般根据环境温度以及通电使用时间来推算是否接近年限从而更换新板。
    逻辑控制电路板是变频器的核心，它集中了中央微处理器、高速数据处理器、ROM、RAM、EEPROM等大规模集成电路和存贮芯片，采用SMT贴片技术，具有很高的可靠性，本身出现故障的概率极小，只有在应用中的误操作使开机时使全部控制端子同时闭合，从而使变频器出现EEPROM故障信息的情况，只要对EEPROM重新置位就可以消除。需要注意的是，由于集成芯片的各引脚之间的距离极小，尤其要注意防止金属屑掉人，在粉尘大、湿度大的场合要注意除尘。
    电源电路板提供变频器逻辑控制电源、控制端子用电源、IPM驱动用电源和表面操作显示板电源以及风扇用电源，这些电源都是从主电路的直流电压取出后通过开关电源再由变压器输出经整流得到的。因此，某一路电源短路除了使本路的整流电路受损外，还可能影响其他部分的电源，如由于误操作将本机提供的控制端子用24V电源与公共地短接，致使电源电路板上的变压器或开关电源部分损坏、风扇电源的短路导致其他电源掉电等，一般通过观察电源电路板的外观就比较容易发现。
    IPM电路板包含驱动和缓冲电路以及过电压、缺相等保护电路。从逻辑控制板来的PWM信号通过光耦将电压驱动信号输入IPM模块，所以在静态测试中，在检测模块的同时，还应测量IPM电路板上光耦，以判断IPM电路板是否正常。
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