變頻器直流過壓故障分析及處理方法

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

一、電源輸入側(cè)過電壓分析

　　過電壓主要表現(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，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 計算，則平均直流電壓 Ud=1.35U 線=513V。當(dāng)過電壓發(fā)生時，直流母線的儲能電容將被充電，當(dāng)電壓上升到 800V 左右，變頻器保護動作。電源輸入側(cè)的過電壓一般由雷電引起的過電壓、補償電容在合閘或斷開時形成的過電壓等，主要特點是電壓變化率dv/dt 和幅值都很大。

變頻器原理圖

二、變頻器內(nèi)部過電壓分析

　　檢查變頻器輸入側(cè)和負載側(cè)均問題，斷開負載側(cè)故障仍出現(xiàn)過壓故障，可以判斷變頻器內(nèi)部故障。電壓檢測信號的信號采集，多取自中間直流回路 PN 端 530V 直流電壓，所以最直接的檢測方法就是用直流電壓表測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機出現(xiàn)電能回饋;如果直流母線電壓正常時，變頻器報出電壓過高，首先考慮的是用電壓表檢測電路是否發(fā)生了損壞。

三、負載側(cè)引起過電壓分析

　　負載側(cè)過電壓產(chǎn)生的原因較為復(fù)雜，主要由于負載在減速時變頻器減速時間設(shè)定過短;電機受外力影響或位能負載下放。由于這些原因電機實際轉(zhuǎn)速高于變頻指令轉(zhuǎn)速，這時電機轉(zhuǎn)差率為負值，地磁轉(zhuǎn)矩阻礙旋轉(zhuǎn)制動轉(zhuǎn)矩，此時電機處于發(fā)電狀態(tài)，電流通過逆變器的 6 個續(xù)流二極管(見原理圖 VD7、VD8、VD9、VD10、VD11、VD12)回饋到變頻器直流儲能電容器，對其充電，使其直流母線電壓升高，如果變頻器中沒采取消耗這些能量的措施，這些能量將會導(dǎo)致中間直流回路的電容器的電壓上升。達到限值即行跳閘。

四、過電壓故障處理方法

1.電源輸入側(cè)造成的過壓處理方法

      對于電源輸入側(cè)有沖擊過電壓、雷電引起的過電壓、補償電容在合閘或斷開時形成的過電壓可能發(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.負載輸入側(cè)造成的過壓處理方法

　　(1).變頻參數(shù)減速時間增大或采取自由停車

　　如果過壓現(xiàn)象出現(xiàn)在停車過程中，工藝對停車時間或位置沒有停車要求，可以適當(dāng)?shù)脑黾訙p速時間。停車過程中產(chǎn)生過壓原因是變頻發(fā)出減速指令后，電機的實際轉(zhuǎn)速比變頻器頻率決定同步轉(zhuǎn)速要高，通過續(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).直流制動停車

　　直流制動停車主要應(yīng)用于停車的工況下，如果電機恒速運行中出現(xiàn)直流過壓現(xiàn)象將無法使用。直流制動停車是對電機通入一個直流電，形成一個靜止磁場。電機轉(zhuǎn)子繞組切割磁場產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，使負載的動能變?yōu)殡娔芟�耗掉�?在消耗的過程中電機產(chǎn)生過熱，制動時間不宜過長。由于在制動過程中，電壓、頻率、時間都是人工設(shè)定，所以只能應(yīng)用于停車過程。

直流制動電路圖（此圖無變頻）

　　(3)在變頻增加制動電阻

　　如果恒速運行中的電機出現(xiàn)過壓現(xiàn)象，將采用制動電阻的方式，原理是當(dāng)變頻器產(chǎn)生過壓，儲能電容會進行充電，當(dāng)達到變頻臨界保護值時，變頻會產(chǎn)生動作保護。增加制動電阻后，制動單元導(dǎo)通制動電阻回路，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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