安裝變頻器（VFD）後電工看到的一種常見現象是在輕載條件下操作時VFD輸入端的可測量電流不平衡。在整個線路（ACL）啟動器中，三相感應電動機以全速和高壓運行，這可能表明需要進一步診斷的嚴重問題。然而，隨著VFD的應用為響應可變負載提供可變速度，這兩個系統實際上與蘋果和橙子相似。實際上，在輕負載條件下逆變器輸入端的不平衡是電路的正常現象。
這個問題是由於電源連接到VFD，而不是電機本身。問題是VFD的全橋整流器。常見的VFD整流器部分由六個二極管組成，這些二極管是設計用於在一個方向上傳導電流的半導體，其作用類似於供水系統中的止回閥。當供應側的壓力大於排出側的壓力時，止回閥將僅允許流體流動。二極管的工作方式類似，但壓力由電動勢或電壓表示。二極管在各種類型的電子電路中具有許多用途，並且在橋式整流器的情況下，目的是將AC電流轉換為DC電流。然後將DC電流連接到稱為絕緣柵雙極晶體管（IGBT）的專用晶體管電路，其中電動機線圈連接在它們之間。晶體管只是一個半導體開關，可以高速開啟和關閉，通常為2至15千赫茲。IGBT直接控制發送到電機線圈的電壓和頻率。一開始二極管電橋有效地切斷了電動機的電源連接。（見圖A）
正是橋式整流器從線路到電機的斷開使得與VFD操作相比，ACL操作的比較無關緊要。ACL電動機的電流不平衡通常由線路電源的相位電壓不平衡引起，並應保持在1％的NEMA限值（NEMA MG1,12.45）。否則，電動機性能將受損並且可能發生電動機線圈的損壞。由於VFD切斷了電源與電機的直接連接，因此它可以作為緩衝器，實際上保護電機免受相間電壓不平衡的影響。VFD甚至可以在單相線上操作三相電動機。這種（相位轉換）是VFD在單相電流全部可用的區域中的常見應用。應根據VFD製造商的指導原則確定VFD的實際單相輸入，以確保VFD可以為電機提供額定功率，而不會過度加載到VFD組件。我們在這裡討論的是輕載VFD的三相電源，電壓不平衡很小（1％到3％）。電網中的電壓不平衡在大多數區域是常見的，如果超出NEMA規範，則應對其進行校正。
一個小型變頻器。
如果在線路電抗器，隔離變壓器或相移變壓器形式的VFD前面有額外的阻抗，這將非常有用。如果需要，可以將該過程移動到每個設備的線路側以隔離不平衡。
由於改變遵循親和力定律的風扇和泵的速度是調節流量和降低功耗的有效方法，因此輕載成為可能的操作條件。在這種情況下，即使是NEMA規範內的電壓不平衡也會導致不平衡的電流相位與最高線電壓同相，從而提供大部分電流。這是由於整流器的設計，其像止回閥那樣通過電流，並且供電功率從正負（AC）電壓交替。由於電壓是電動勢的量度，二極管僅在線路電源電壓大於二極管另一側的DC總線電壓時才導通。
變頻器的底盤（蓋板已拆除）。
當我們用固定值的普通萬用表測量交流線路電源電壓時，儀表上實際顯示的是以均方根（RMS）電壓為單位表示的電壓。由於測量的電壓從正到負交替，因此平均值將為零。RMS值是零和峰值之間的正弦波中包含的區域。這是用於表示AC線路提供的電動勢的量的量度。這意味著電壓波形的峰值將是RMS值乘以2的平方根（1.41），因此460伏RMS x 1.41 = 648.6伏峰值。如果您測量提供460伏交流電的VFD的直流母線電壓，您將測量648伏直流電。隨著電機負載下降，直流母線電壓將自然下降。任何電源電壓大於降低的直流母線電壓的二極管都將打開並補充直流母線。由於線路電源的三相偏移120電角度，因此六個中只有一對二極管（一個正極，一個負極）將隨時導通。一旦線路電壓降至DC總線電壓以下，二極管將關閉，導致電流脈衝通過DC總線電路。這就是為什麼這種類型的橋也被稱為6脈衝橋以及為什麼它被表徵為非線性方式的繪製功率的原因，這意味著電流波形與電壓波形不匹配。（見圖B）一個負面的）六個中的任何一個將隨時進行。一旦線路電壓降至DC總線電壓以下，二極管將關閉，導致電流脈衝通過DC總線電路。這就是為什麼這種類型的橋也被稱為6脈衝橋以及為什麼它被表徵為非線性方式的繪製功率的原因，這意味著電流波形與電壓波形不匹配。（見圖B）一個負面的）六個中的任何一個將隨時進行。一旦線路電壓降至DC總線電壓以下，二極管將關閉，導致電流脈衝通過DC總線電路。這就是為什麼這種類型的橋也被稱為6脈衝橋以及為什麼它被表徵為非線性方式的繪製功率的原因，這意味著電流波形與電壓波形不匹配。
故障排除提示
為了驗證電流不平衡是由電源還是上游元件引起，可以旋轉VFD的三個輸入相位，並比較電流前後的測量值。如果當前不平衡跟蹤旋轉的相位，則供應或上游組件可能負責。如果不平衡與驅動器輸入階段保持一致，則VFD可能負責。
當DC總線和電源之間存在電壓差時，電流僅傳導到DC總線。因此，當VFD負載較輕且其中一條電源線具有較高的線電壓時，它將首先重新供應DC總線並且比其他相導通更長的時間。一旦直流母線被電機負載進一步拉低，其他二極管將開始導通。但是電流的不平衡將保持不變，這取決於相電壓不平衡的水平。VFD輸入的電流不平衡在任何電壓不平衡水平下都是正常的，並且在輕負載條件下最大。這不應表示三相電源上VFD輸入組件的過載。
綜上所述：
- 在存在任何電壓不平衡相位的情況下，在輕負載VFD上觀察到的電流不平衡是正常的。
- VFD的直流母線電壓是不受調節的，並且會根據電源電壓電平和電機負載而變化。
- 只要所有輸入支路上的電流消耗等於或低於驅動器輸入電流額定值並且三相電源的電壓不平衡在NEMA建議範圍內，VFD輸入組件就不應有過度磨損。鑑於VFD切斷了電機的電源連接，VFD可以保護電機免受不平衡線電壓的影響。
- 輸入線路電抗器或直流總線扼流圈具有成本效益和簡單的設備，可為VFD輸入增加阻抗並減輕電壓不平衡。在減少由非線性電流消耗引起的反射諧波方面，這種增加還有一個額外的好處。
變頻器官網：www.czdrives.com
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