实用技巧：变频器充电电阻和储能电容选型要点与避坑指南

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　　知识是电工领域的常见课题，本文结合真实案例，手把手带你搞懂其中的关键要点。

电工


的都知道，中小功率通用


变频器

　　大多是电压型，采用交—直—交的工作方式。这变频器刚上电的时候，直流侧的滤波

电容

　　容量超大，刚充电瞬间对电流来说就像短路，电流会非常大。要是在整流桥和电解电容之间不加充电电阻，那就相当于380V

电源


直接


接地

　　短路，整流桥瞬间就会通过极大电流，直接炸掉。

加上充电电阻限流后，如果不并联


继电器

　　或其他元件，充电电阻消耗的功率也相当可观。就拿22kW的变频器来说，PN端（直流母线）上至少有45A的电流。要是“接控制电路”这部分出问题，像继电器或者晶闸管质量不佳，变频器运行一会儿，充电电阻就会因为发热过大而损坏。所以，充电电阻串在充电回路里，主要作用是在通电瞬间限流充电，保护整流器等输入回路器件，有的书本上也称它为缓冲电阻或启动电阻，西门子6SE701G变频启动电路就是典型例子。



　　充电完成后，控制电路会通过继电器的触点或晶闸管把电阻短路，完成变频器的上电过程。要是变频器的交流输入电源频繁通断，或者旁路

接触器

　　的触点接触不良、晶闸管的导通阻值变大，反复充电或者充电时间过长，都会导致充电电阻烧坏。所以，在替换充电电阻前，必须找出原因，才能让变频器重新投入使用。
　　不过，有些变频器启动期间，CPU会进行电压检测和降频操作。要是接触器线圈引线端子松动，造成接触不良，接触器没吸合，启动时的大电流会在充电电阻上形成较大压降，主回路直流电压急剧跌落，被电压检测电路侦测到，CPU就会发出降频指令。空载或轻载时，检测电路会及时上报欠压故障，CPU马上停机保护，电阻还没来得及烧坏，变频器就已经停机了。
　　那怎么选充电电阻的阻值呢？380V交流电整流后，经充电电阻给电解电容充电，充到一定值（比如DC200V）时，辅助电源启动给控制板供电，控制板工作，让继电器或晶闸管接通，充电电阻就不再工作了。开机瞬间，充电电阻越小，流过整流桥的电流就越大。经常有初学变频器维修的人问，换了充电电阻，变频器一开机整流桥就炸，是不是充电电阻选小了？其实不是。开机瞬间，整流桥炸掉一般不是因为充电电阻R选小了，而是选大了。因为变频器开机后，电流经充电电阻充电，充的电足够辅助电源启动（比如200V），CPU工作，发出信号让继电器或晶闸管导通。继电器导通瞬间，要是b点电压很低（比200V大），a点电压是AC380V直接整流过来的，大概在DC540V左右，a、b两端压差很大，触发导通瞬间电流极大，整流桥流过的电流远超额定电流，就会炸掉。
　　变频器功率越大，充电电阻越小。因为功率越大，需要的电解电容容量越大，电容容量越大，充电时间就越长。RC决定充电时间，想让充电时间尽量短，就得把充电电阻R取小。一般充电电阻最大值最好别超过300Ω，最小值最好大于等于10Ω，大功率变频器选小电阻，小功率变频器选大电阻。
　　再说说储能电容容量的选择，一般经验值是≥60μF/A。比如15kW的变频器，额定电流30A，需要的电容容量至少是60μF/A×30A = 1800μF，一般选4个2200μF（二并二串）或者2个4700μF的电容（二串联）。选电容还得考虑品牌，不同品牌质量差异大。
　　有的人修变频器，只换损坏的逆变模块，用不了多久模块又坏了，就抱怨模块质量不好、用户使用环境差。其实，最重要的原因是没找出逆变模块损坏的原因，没彻底清除故障隐患。逆变模块损坏，除了负载长时间过载、散热不好和雷电冲击，内部原因是

电容器

　　容量减小、失容和失效，这可是致命杀手。容量减小，轻则带负载能力差，负载加重时易引起直流回路欠压跳闸故障，电容进一步损坏，就会对逆变模块造成致命打击，电压检测电路来不及反应，逆变模块就损坏了。
　　电容不良或失效（容量变小）后，带小功率负载运行时看不出异常，但接入较大功率负载就不一样了。此时变频器直流回路完全或部分丧失储能滤波能力，直流回路是300Hz的脉动直流，电机启动时的电流吸入，加大了脉动电流的脉动成分。而且，要是电机绕组的反电势或变频器的某一输出载波，恰好落在脉动直流的变化范围内，二者叠加，整个系统内脉动电流急剧变化，落到某一频率点上，电路中的分布电感和分布电容参与进来，动态能量急剧上升，瞬间危险的谐振过电压就会出现，逆变模块中的IGBT管和电路中的尖峰电压吸收

二极管

　　，在高于耐压值数倍的高电压冲击下，很容易过电压炸裂和击穿短路。虽然变频器有完善的电压或电流保护检测电路，但面对此类瞬间电压畸变，也常常无能为力。
　　储能电容不良故障比较隐蔽，是软故障，容易被忽视。有的电容测容量似乎没问题，也能运行，但却是隐患。特别是大功率变频器中的电容，在恶劣环境下运行多年，引出电极常年经受数百赫兹的大电流充、放电冲击，会出现不同程度的腐蚀氧化现象，用电容表测量容量无异常，但接在电路中，因充、放电内阻增大，直流回路电压跌落，变频器不能正常工作，检修人员容易误判。再次强调，储能电容失容后极易出现谐振过电压导致模块炸裂。
　　特别提醒，检修三年以上或运行年限更长的变频器，不能忽略对储能电容的检查；对逆变模块损坏原因不明时，应彻底检查、更换直流回路中的储能电容！