工业变频器研发中的特性检测与试验方法

1 引言

变频驱动作为一种节能手段，在工业领域得到了广泛的应用，变频器的市场是巨大的。作为一个合格的变频器产品在进入市场之前，必须进行各种特性检测试验，可以称为评价试验。这些试验的实施者包括研发部门、品质保证部门及出厂检查部门。评价试验的试验条件、试验方法、结果判定等是一件很重要的事情。一般来讲，试验的种类包括：

（1）形式试验（Type test） 是检验变频器制造商的产品中给出的额定条件、规格及其他是否满足要求的试验，在变频器的样机试作阶段进行。

（2）常规试验（Routine test） 检验产品特性是否与形式试验得到的特性一致。

（3）参考试验（Option test） 是和产品的式样、额定参数无直接关系，仅作为了解产品使用过程中的某些能力而进行的试验。

（4）组合试验（combined test） 是包括电机和负载在内的整体系统评价试验。

限于篇幅，本文大致给出了工业变频器研发阶段所需的各种特性评价试验。

2 产品取得认证所需的电磁兼容性试验

电磁兼容性试验也就是变频器设备的抗扰度试验，目前主要是指静电抗扰度试验、由射频场引起的辐射抗扰度试验、电快速瞬态脉冲抗扰度试验、雷击浪涌抗扰度试验、由射频感应引起的传导抗扰度试验及电压瞬时跌落和短时中断抗扰度试验。电磁兼容性试验是产品研发阶段中比较重要的试验。由于是一系列产品认证试验，所以试验的条件和规格应当严格按照一定的标准(如国标)进行。

静电放电试验就是通过放电枪来模拟实际的放电过程，分为直接放电和间接放电。直接放电是模拟人或者物体在接触设备时引发的静电可能对设备造成的损坏。间接放电是模拟人或者物体对设备邻近的物体放电对设备工作造成的影响。

实际电网中众多的机械开关在切换电感性负载时，会产生较大的干扰。快速瞬态脉冲抗扰度试验就是模拟这种干扰而进行的。试验时可以通过耦合/去耦网络将脉冲叠加在电源线上，也可以通过电容耦合夹将脉冲叠加到通讯线路上，以此模拟对变频器的主电源回路和通讯回路的干扰。

雷击浪涌抗扰度试验是模拟自然界的雷击对变频器的电源线路和通讯线路造成的影响。浪涌试验的特是脉冲重复率低、幅值较高、能量巨大，因此对设备的影响可能是破坏性的。

电压跌落和瞬时中断试验是模拟来自于电源侧和负载侧的突然变化引起的干扰而进行的试验。实际中，这些现象的发生机率是随机的，特点是偏离额定电压并且持续一定的时间。该试验的主要目的是检测变频器在上述情况下能够正常工作或者能够及时作出反应，保证数据不丢失。

射频辐射电磁场试验是模拟设备遭受射频辐射干扰的工作状况，射频传导试验是模拟射频传导干扰对设备的影响。两项试验都不是单台机器就能完成的，需要一套仪器实现。也不是能在普通试验室可以进行的，射频辐射电磁场试验应当在电波暗室中进行。射频传导试验一般应在屏蔽室中进行。

3 硬件电路设计中的评价试验

硬件设计中的试验项目很多，严格讲来，对于产品中设计的各种电路都要进行功能性评价试验，如初始电流限制电路动作、风扇动作等附属电路的确认。对于产品中使用的各种元器件都需要进行品质评价试验，如电解电容的纹波电流及寿命推算、风扇的轴电压等等。

由于硬件电路设计中的最重要的部分是IGBT（IPM）周边电路设计和开关电源设计，因此本文将着重介绍这两方面的相关评价试验。

IGBT的设计要点包括选型、驱动电路设计、保护电路设计、散热设计。对于大容量的变频器设计，器件的并联应用设计也是一个很重要的内容。主要的评价试验包括：