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高压变频器

全生命周期分析

目录

一、高压变频器概况错误!未定义书签。

二、高压变频器使用寿命分析错误!未定义书签。

三、高压变频器主要器件寿命分析错误!未定义书签。

四、总结错误!未定义书签。

附录：高压变频器日常维护指导错误!未定义书签。

一、高压变频器概况

随着现代电力电子技术及计算机控制技术的迅速发展，促进了电气传动的技术革

命。交流调速取代直流调速，计算机数字控制取代模拟控制已成为发展趋势。交流电

机变频调速是当今节约电能，改善生产工艺流程，提高产品质量，以及改善运行环境

的一种主要手段。变频调速以其高效率，高功率因数，以及优异的调速和启制动性能

等诸多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。

以前的高压变频器，由可控硅整流，可控硅逆变等器件构成，缺点很多，谐波大，

对电网和电机都有影响。发展起来的一些新型器件将改变这一现状，如IGBT、IGCT、

SGCT等等。由它们构成的高压变频器，性能优异，可以实现PWM逆变，甚至是PWM

整流。不仅具有谐波小，功率因数也有很大程度的提高。

高压变频器无可非议的电机控制优越性及节能，使得在工业上得到了飞速的发展

与应用，而今国内工业据最早一批高压变频器已使用有8~10年，存在巨大的隐患，

本文以专业角度对高压变频器全生命周期进行分析，给出合理阐述并提出有效的方案

来解决客户在高压变频器使用中遇到的疑惑。

二、高压变频器使用寿命分析

首先需要说明一下，变频器的寿命不是说变频器的设计寿命，而是在不同的工业

环境下使用的寿命，即实际的使用年限。并且此寿命并不是一个立即生效的时间而是

随着故障率的大幅提高而判定的（寿命达到6~8年后故障率相比于平稳期的随机故障

率在15倍左右，并且伴随着较多器件损坏的重大故障，极易造成设备的故障扩大及

人员安全事故，且不可恢复）。

大量研究及实际考察表明，高压变频器的故障率随温度升高而成指数的上升，使

用寿命随温度升高而成指数的下降，环境温度升高10℃，高压变频器使用寿命将减半。

这也是设备在夏季运行时平均故障率要高于其它季节的原因。

但恰恰环境是用户所忽略的，通用高压变频器一般使用的工业环境，除粉尘、湿

度等不良等的因素影响外，环境温度也是最主要的导致高压变频设备故障及减少寿命

的原因。在使用环境及操作习惯的影响上，变频器根据所使用环境的不同一般的使用

寿命在6~10年。其中主要是在使用的过程中主器件的老化和绝缘水平的降低导致的。

注：数据曲线由有我司工程人员采集大量各品牌产品数据总结而出，仅代表一般规律趋势，实际情况以使用

情况而定。

曲线分析：

在变频器使用中早期故障发生期（0-2年）故障率稍高于平稳随机故障期，早期

故障原因主要是由人员操作及新建现场其它机械及电气设备造成，另外一部分原因由

于现场前期设计阶段布置及散热考虑不合理造成。此阶段故障为可控型故障，在现场

设计及操作方面适当的指导可降低其故障发生（常见故障为过温、通信）。

平稳偶发故障期，随着使用时间的加长现场配合改动及人员操作的熟悉，及定期

的除尘处理，故障率进入平稳期。偶发性故障会发生，此阶段故障多集中在单元故障

（由于设备结构为单元串联型个数较多，单元故障占有率较大），但故障不会造成重

大影响，2-6年平稳期也为备件消耗期，偶发的故障可以及时维护（损坏件可维修性

较高）或备件替换。

老化故障期，此阶段集中在6~8年及以后，由于器件的老化及绝缘程度的降低，

故障率会有大幅的增高，备件替换频繁。且由于多为器件本身老化问题，导致的故障

不可修复，并具有一定的危险性。易造成人员及其它设备的损坏。变频器使用寿命到

达末期若为不含工频旁路的系统，需着重注意以免故障修复时间长或不可修复故障造

成生产中断。给企业带来不必要的损失。

三、高压变频器主要器件寿命分析

机柜：无外力作用下一般使用年限远长于变频器的使用年限。无需分析。

柜顶风机：以德国某知名品牌为例，其风机轴承设计寿命正常为50000~60000小

时，相当于连续使用~年，若粉尘及湿度较高的应用场所寿命会有所降低。虽然冷却

风机为变频器重要的部分，但变频器均具有过热保护。故障后不会造成更大的问题，

且其更换方便，价格占比低。前期及平稳期可考虑风机备件替换，易解决。

PCB板件、光纤：此类器件若非外力及强干扰及漏电流，在前期及平稳期故障率

较低。但在老化期故障会凸显，因其为控制系统及通讯桥梁，故障后判断定为简单迅

速，且更换