变频器主回路中电解电容故障分析

    电解电容相对温度的劣化特性直接影响到变频器的寿命。电解电容相对温度的劣化特性如图1所示，变频器的工作温度每上升10℃，变频器的寿命减半，这是因为电解电容内部的化学反应随着温度的升高导致劣化速度加快。电容的劣化速度与材料温度的关系遵循阿列里乌斯理论（电解液理论）。电解电容的内部温度实际上是电容周围环境温度与脉动电流造成的温度之和。因此，一方面应该在安装时考虑适合的环境温度，另一方面可以采取一些措施减小脉动电流，如增设直流电抗器来减小脉动电流，从而延长电解电容的寿命。另外，当变频器在递减转矩负载上使用时，由于脉动电流被较大幅度地减低，对电解电容寿命延长也有明显作用。

    图1    电解电容相对温度的劣化特性

    在电容劣化过程中，会出现电容量减小、漏电流增大、等价电阻值增大、tgδ值增大等现象。维护保养时通常测量电容量来判断电解电容的劣化情况，当电容量低于初期值的80%，绝缘阻抗在5MΩ以下时应考虑更换电解电容。电解电容故障检查方法有：

   1)外观检查。外观铝壳鼓包，塑料外套管裂开，流出了电解液，保险阀开启或被压出，小型电解电容顶部分瓣开裂，接线柱严重锈蚀，盖板变形、脱落。

   2)用万用表测量开路或短路，容量明显减小，漏电严重（用万用表测最终稳定后的阻值较小）。

    引起电容损坏的原因有：

   1)元件本身质量不好（耐压不足，含有氯离子等杂质，结构不好，寿命短）。电解电容质量不好的表现有：漏液、漏电流大、损耗大、发热、鼓包、炸裂、由炸裂引起燃烧、容量下降、内阻及电感增加。

   2)滤波前的整流模块损坏，有交流电直接进入了电容。

   3)分压电阻损坏，分压不均造成某电容首先击穿，随后相关其他电容也击穿。

   4)电容安装不良，如外包绝缘损坏，外壳连到了不应有的电位上，电气连接处接触不良，发热而损坏。

   5)散热环境不好，使电容温升太高，日久而损坏。

    更换滤波电解电容最好选择与原来相同的型号，在一时不能获得相同的型号替代时，必须注意电容的耐压、漏电流、容量、外形尺寸、极性、安装方式，并选用能承受较大纹波电流，长寿命的品种。在更换拆装过程中，注意电气连接（螺接和焊接）牢固可靠，正、负极不得接错，固定用卡箍要能牢固固定，并不得损坏电容外绝缘包皮，分压电阻照原样接好，并测一下电阻值，应使分压均匀。

    已放置一年以上的电解电容，应测漏电流值，不得太大，装上前先加直流电老化，直流电先加低一些，当漏电流减小时，再升高电压，最后在额定电压时，漏电流值不碍超过标准值。

    因电容的尺寸不合适，而修理替换的电容只能装在其他位置时，必须注意从逆变模块到电容的母线不能比原来的母线长，两根+、-母线包围的面积必须尽量小，最好用双绞线，这是因为电容连接母线延长或+、-母线包围面积大会造成母线电感增加，引起功率模块上的脉冲过电压上升，造成功率模块损坏或过电压吸收器件损坏。可用高频高压的浪涌吸收电容用短线加装到逆变模块上，吸收母线的过电压，减少因电容连接母线延长带来的危害。

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