2012年12月（中）工业技术科技创新与应用
变频器的温升及其试验方法探讨
徐文广
（天津亿鑫通科技股份有限公司，天津300000）
1引言
在传统工业生产中，变频器主要用于对电动机进行控制，而随着科学技术的不断进步，变频器的应用范围越来越广泛，例如可以将变频器应用于逆变电源中。
对用户而言，想要保证变频器能够稳定运行，在选用时需对变频器有一个全面的认识。
型式试验是判定变频器产品标准的一个重要环节，而温升试验作为型式试验中的一项重要检测步骤，其试验中的温升值是衡量变频器整体性能的一个重要因素。
温升数值过大说明变频器很容易在负载过大、电流过强、周围温度过高的情况下被烧毁。
相反，温升数值过低则说明变频器在设计时为增加散热而增大了体积，这便造成了成本过高的问题。
随着变频器温度的升高，其出现故障的频率也随之增大，成指数上升，其使用寿命随之降低，成指数下降，因此，应严格控制变频器的使用温度，在其散热方面狠下功夫。
2变频器的基本原理及发热部位
常规情况下，变频器一般采用AC-DC-AC的变换方式，如图1所示，为常规变频器的主电路原理图，其中包含了AC-DC的整流模块、能耗模块以及DC-AC的逆变模块。
其基本原理是将频率和电压均为固定值的三相电压转换为频率和电压可变的三相交流电。
图1常规变频器主电路原理图
整流模块和逆变模块是变频器中的主要发热部位。
由于在整流过程中，通过三相桥式整流电路的电压频率为固定值，所以只能在降低整流电路压降方面控制温升，但这种方法对温升影响不大。
逆变模块主要用于转变功率，并且作为输出器件，其发热量较多，对温升影响很大。
目前，绝大部分变频器将绝缘栅双极型晶体管（即IGBT）作为其逆变模块的主要器件。
双极型晶体管和金氧半场效晶体管（MOSFET）共同构成了IGBT，由于IGBT工作时，流通电流较大，极间开关频率也较高，这就导致了其功耗很大。
若不能有效控制其发热量，将极易损坏IGBT内部结构。
在变频器工作时，除了IGBT容易产生发热外，诸如其他器件连接处、特定材料的导线、电阻电感等也会产生热量，因此，应该按国家规定标准控制其温升极限值。
3变频器的温升试验
3.1等效法温升试验
如图2所示为等效法温升试验原理图，利用电阻和电感作为其模拟负载，由于这种方法在调节负载方面不够灵敏，且功耗很大，所以已经很少被采用。
图2等效法温升试验原理图
3.2模拟法温升试验
目前主流的温升试验方法是模拟法，如图3所示为模拟法试验原理图，其基本原理是将电动机与变频器相连，作为其负载，然后将电动机与直流发电机通过连接轴相连，达到驱动发电机的目的。
这样，直流发电机产生的电能便能被逆变装置回馈给电网。
如想改变变频器的负载大小，仅需对发电机的励磁进行调节便可，试验过程操作简单，而且功耗很低，逆变器对电网无谐波干扰。
这种方法非常实用于通用V/F变频器中高转速试验，其逆变效果在直流电压较高时非常明显。
在进行模拟法试验时，应注意：作为变频器的负载，电动机的额定容量应与之匹配，发电机和电动机需同轴连接，且容量大抵相当。
图3模拟法温升试验原理图
3.3试验仪器的选择
（1）电压、电流表。
应用频谱分析仪所选电压表、电流表进行校核。
（2）远红外测试仪。
可用其对变频器外表部分进行温度测量，用其显示读数减去当时环境温度即可得到温升值。
（3）热电偶或热敏电阻。
将其与测试部位相粘连，通过测量其两端热电势或电阻值，然后再与所对应的温升分度表对照，即可检测变频器内部温升。
3.4测量方法
在进行变频器温升试验时，应保证所处环境为室温，注意保证周围环境的通风和散热，在变频器周围半米高、一米远的距离均匀放置若干个温度计，在进行测量时，保证变频器输入电压为额定电压，流经电流为额定电流，测量用电流表应调至0.5级以上，并且其指针应超过2/3量程。
这时，方可对变频器的诸如整流模块、IGBT、电路导线等主要部件进行温升测试。
对温度进行测量的时间周期一般需达到4个小时以上，记录温升值的频率应保证每隔半个小时一次，当对比温度变化率不足1℃/h时，即可停止试验，说明温升已趋于稳定。
3.5试验判定
表1所示为生产厂商所提供的标准极限温升，将试验结果与之对比，验证其是否符合要求。
表1主要部件极限温升
4结论
事实证明凡经试验验证符合标准要求,并通过长时间考核的变
频器投运以后,都会有很高的可靠性。
所以了解变频器的发热原因,
并对其进行温升考核是提高变频器使用寿命的重要前提。
参考文献
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摘要：在日常生活和生产中，已经越来越多的应用到了变频器，其可靠性在很大程度上受散热问题影响。
本文首先分析了变频
器的基本原理及发热部位，然后重点阐述了变频器的温升试验方法。
关键词：变频器；温升；试验方法
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