變頻器直流過(guò)壓故障分析及處理方法

    變頻直流過(guò)壓故障產(chǎn)生的主要有電源輸入側(cè)引起的過(guò)電壓現(xiàn)象，負(fù)載側(cè)引起的過(guò)電壓現(xiàn)象，以及變頻內(nèi)部損壞出現(xiàn)的過(guò)電壓現(xiàn)象。

一、電源輸入側(cè)過(guò)電壓分析

　　過(guò)電壓主要表現(xiàn)在變頻器直流母線(原理圖 P1 處)的直流電壓上。正常工作時(shí)，變頻器的直流電壓為三相全波整流后的平均值，若以線電壓 380V 計(jì)算，則平均直流電壓 Ud=1.35U 線=513V。當(dāng)過(guò)電壓發(fā)生時(shí)，直流母線的儲(chǔ)能電容將被充電，當(dāng)電壓上升到 800V 左右，變頻器保護(hù)動(dòng)作。電源輸入側(cè)的過(guò)電壓一般由雷電引起的過(guò)電壓、補(bǔ)償電容在合閘或斷開(kāi)時(shí)形成的過(guò)電壓等，主要特點(diǎn)是電壓變化率dv/dt 和幅值都很大。

變頻器原理圖

二、變頻器內(nèi)部過(guò)電壓分析

　　檢查變頻器輸入側(cè)和負(fù)載側(cè)均問(wèn)題，斷開(kāi)負(fù)載側(cè)故障仍出現(xiàn)過(guò)壓故障，可以判斷變頻器內(nèi)部故障。電壓檢測(cè)信號(hào)的信號(hào)采集，多取自中間直流回路 PN 端 530V 直流電壓，所以最直接的檢測(cè)方法就是用直流電壓表測(cè)量中間直流母線的電壓。直流母線電壓低，可能是電源輸入電壓低或整流電路出現(xiàn)斷路;直流母線電壓高，可能是電源輸入電壓高或者電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)電能回饋;如果直流母線電壓正常時(shí)，變頻器報(bào)出電壓過(guò)高，首先考慮的是用電壓表檢測(cè)電路是否發(fā)生了損壞。

三、負(fù)載側(cè)引起過(guò)電壓分析

　　負(fù)載側(cè)過(guò)電壓產(chǎn)生的原因較為復(fù)雜，主要由于負(fù)載在減速時(shí)變頻器減速時(shí)間設(shè)定過(guò)短;電機(jī)受外力影響或位能負(fù)載下放。由于這些原因電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速高于變頻指令轉(zhuǎn)速，這時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)差率為負(fù)值，地磁轉(zhuǎn)矩阻礙旋轉(zhuǎn)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，此時(shí)電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，電流通過(guò)逆變器的 6 個(gè)續(xù)流二極管(見(jiàn)原理圖 VD7、VD8、VD9、VD10、VD11、VD12)回饋到變頻器直流儲(chǔ)能電容器，對(duì)其充電，使其直流母線電壓升高，如果變頻器中沒(méi)采取消耗這些能量的措施，這些能量將會(huì)導(dǎo)致中間直流回路的電容器的電壓上升。達(dá)到限值即行跳閘。

四、過(guò)電壓故障處理方法

1.電源輸入側(cè)造成的過(guò)壓處理方法

      對(duì)于電源輸入側(cè)有沖擊過(guò)電壓、雷電引起的過(guò)電壓、補(bǔ)償電容在合閘或斷開(kāi)時(shí)形成的過(guò)電壓可能發(fā)生的情況下，可以采用在輸入側(cè)并聯(lián)浪涌吸收裝置或串聯(lián)電抗器等方法加以解決。

變頻接入電抗器

變頻器接入浪涌

2.負(fù)載輸入側(cè)造成的過(guò)壓處理方法

　　(1).變頻參數(shù)減速時(shí)間增大或采取自由停車

　　如果過(guò)壓現(xiàn)象出現(xiàn)在停車過(guò)程中，工藝對(duì)停車時(shí)間或位置沒(méi)有停車要求，可以適當(dāng)?shù)脑黾訙p速時(shí)間。停車過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)壓原因是變頻發(fā)出減速指令后，電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速比變頻器頻率決定同步轉(zhuǎn)速要高，通過(guò)續(xù)流二極管反向饋電，導(dǎo)致電壓升高，所以只需調(diào)整變頻參數(shù)即可。

　　(2).直流制動(dòng)停車

　　直流制動(dòng)停車主要應(yīng)用于停車的工況下，如果電機(jī)恒速運(yùn)行中出現(xiàn)直流過(guò)壓現(xiàn)象將無(wú)法使用。直流制動(dòng)停車是對(duì)電機(jī)通入一個(gè)直流電，形成一個(gè)靜止磁場(chǎng)。電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組切割磁場(chǎng)產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使負(fù)載的動(dòng)能變?yōu)殡娔芟�耗掉�?在消耗的過(guò)程中電機(jī)產(chǎn)生過(guò)熱，制動(dòng)時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。由于在制動(dòng)過(guò)程中，電壓、頻率、時(shí)間都是人工設(shè)定，所以只能應(yīng)用于停車過(guò)程。

直流制動(dòng)電路圖（此圖無(wú)變頻）

　　(3)在變頻增加制動(dòng)電阻

　　如果恒速運(yùn)行中的電機(jī)出現(xiàn)過(guò)壓現(xiàn)象，將采用制動(dòng)電阻的方式，原理是當(dāng)變頻器產(chǎn)生過(guò)壓，儲(chǔ)能電容會(huì)進(jìn)行充電，當(dāng)達(dá)到變頻臨界保護(hù)值時(shí)，變頻會(huì)產(chǎn)生動(dòng)作保護(hù)。增加制動(dòng)電阻后，制動(dòng)單元導(dǎo)通制動(dòng)電阻回路，將能量釋放在電阻上，以熱能的形式消耗掉，保證變頻正常工作。

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