關于變頻器短路保護的事項

短路保護是接于電(diàn)源和負載之間的裝(zhuāng)置具有的一種在其負載側發生短路時能(néng)将短路點與電(diàn)源有效地分(fēn)斷的功能(néng)。

　　短路分(fēn)斷能(néng)力是指裝(zhuāng)置在負載側出現短路後在不緻使裝(zhuāng)置本身損壞的前提下能(néng)将短路電(diàn)流可(kě)靠地切斷的能(néng)力，不緻于使故障範圍擴大。

　　一個裝(zhuāng)置具有短路保護功能(néng)，所以它必須有一定的短路分(fēn)斷能(néng)力；而一個具有短路分(fēn)斷能(néng)力的裝(zhuāng)置，就說明它有短路保護功能(néng)，這兩者之間怎麽可(kě)能(néng)被分(fēn)開來說事呢(ne)？

　　以常用(yòng)的空氣開關為(wèi)例，當出現的短路電(diàn)流大于空氣開關的短路分(fēn)斷電(diàn)流時，空氣開關肯定已經啓動保護了，隻是其能(néng)力小(xiǎo)了而不能(néng)将短路電(diàn)流分(fēn)斷，最終會損壞。為(wèi)什麽它的分(fēn)斷能(néng)力小(xiǎo)于實際短路電(diàn)流呢(ne)？一是空氣開關選型問題，二是電(diàn)網容量的問題，因為(wèi)電(diàn)路中短路電(diàn)流有多(duō)大是根據電(diàn)路參數可(kě)以計算出來的，與電(diàn)源容量及線(xiàn)路阻抗有關，即是設計選型應考慮的事情。

　　不能(néng)因為(wèi)發生短路後變頻器損壞了就說它沒有短路保護功能(néng)。損壞了，就說明系統中有某一個環節存在有問題。

　　通常在高低壓斷路器和熔斷器上用(yòng)到分(fēn)斷能(néng)力，也就是分(fēn)斷短路電(diàn)流時的滅弧能(néng)力。我們以前使用(yòng)過AEG早期的變頻器，控制闆固定在有活頁的金屬闆上，移開就可(kě)看到直流母線(xiàn)上的快熔。到目前為(wèi)止，我們使用(yòng)的西門子的數量多(duō)，基本都按照了輸出電(diàn)抗器，但現場線(xiàn)路短路或電(diàn)機燒都未造成功率元件燒毀，唯一例外的是有一次因制動電(diàn)阻處短路造成制動單元和整流部分(fēn)燒毀，進線(xiàn)側用(yòng)的是普通的斷路器。如果是因為(wèi)短路造成變頻器損壞，單就變頻器而言，我認為(wèi)就是從檢測到保護的響應時間慢了又沒有其它的保護措施，現在很(hěn)少見到直流回路裝(zhuāng)快熔的變頻器了，輸出電(diàn)抗器對短路電(diàn)流的限制有沒有效果尚不得而知。

　　刀(dāo)熔開關對進線(xiàn)側保護,出線(xiàn)是沒有任何硬件保護的(輸出電(diàn)抗器可(kě)以限制短路電(diàn)流),運行中出現單相接地故障(全壓),燒你變頻器(帶輸出電(diàn)抗器)沒商量,因為(wèi)出線(xiàn)無短路保護。

　　變頻器的輸出側不設短路保護是因為(wèi)，變頻器的輸出功率器件目前都是IGBT的功率模塊。當變頻器輸出或負載發生短路時，IGBT自身有抗短路的功能(néng)，自己被鎖住不輸出電(diàn)流的功能(néng)。保護功率器件不被短路電(diàn)流損壞。反之，變頻器輸出如果加了短路保護反倒有問題了。首先短路電(diàn)流很(hěn)快IGBT如果自身不能(néng)自鎖的話，根本來不及保護自己就完蛋了。加了保護也白加，因為(wèi)速度太快，攔不住。第二，最重要的， IGBT在工作(zuò)時，決不允許負載開路，否則會因為(wèi)高dv/dt導緻IGBT擊穿。

　　正因為(wèi)此，IGBT都是能(néng)自我抗短路。也就是說不怕負載短路。如果變頻器的輸出功率器件炸了，不是因為(wèi)短路本身造成的，一定還有其他(tā)的原因，比如，工作(zuò)中負載突然開路了，或者過載了（IGBT怕過載，不怕短路）。

　　短路和過載當然不同，短路的電(diàn)流比過載電(diàn)流大得多(duō)，IGBT有快速的自關斷功能(néng)。而過載電(diàn)流IGBT的自鎖保護是不關斷的，此時當過載時間比較長(cháng)，管子會發熱，導緻熱過載炸管子。因此，變頻器的故障保護對過載和短路都設置了參數。西門子的變頻器都有這些輸出保護的功能(néng)。而變頻器的輸入，是二極管或可(kě)控矽的，就沒有自保護功能(néng)了，要用(yòng)外部的快熔做短路保護。如果整流單元是那種IGBT形式的（ALM），輸入也具備自鎖保護功能(néng)，也不怕短路！輸入不加快熔了。

　　IGBT的發展過程，一開始就是研究怎麽抗短路的，否則沒法用(yòng)。因為(wèi)靠外部的有觸點開關或快熔，都不足以安(ān)全保護IGBT的，開關跳了，IGBT也跟着完蛋。所以，在管子輸出加了電(diàn)流截止保護功能(néng)，如果短路電(diàn)流來了，立即自鎖。使管子不會完蛋。正是因為(wèi)IGBT有了抗短路的功能(néng)，所以在整流或逆變電(diàn)路中，他(tā)不會像可(kě)控矽那樣發生“逆變颠覆”。這也是IGBT的一大亮點呢(ne)。

　　當變頻器輸出或負載發生短路時，IGBT自身有抗短路的功能(néng)，自己被鎖住不輸出電(diàn)流的功能(néng)。保護功率器件不被短路電(diàn)流損壞。
　
　　變頻器輸出正在工作(zuò)時，突然地負載斷線(xiàn)（開路），此時模塊被炸的原因。這都是因為(wèi)此時的dv/dt太高（特别是負載較大時），此時線(xiàn)路的狀态就像是帶載*作(zuò)刀(dāo)熔開關。盡管變頻器的輸出功率模塊有RC阻容吸收功能(néng)，但太高動态電(diàn)壓，還是擋不住擊穿IGBT的。