变频器过压故障分析及处理对策

变频器过压故障分析及处理对策

王萌

西安重装蒲白煤矿机械有限公司西安715517

摘要：变频器中间直流过电压故障是变频器的一个弱点，是变频器中间直流电压在上升到一定危险程度后所采用的保护措施，是变频器设计缺陷。由于实际变频器运行当中引起此类故障原因很多，要处理该问题，需要结合变频器本身参数、控制系统状况和工艺流程等实际情况，找到发生故障的具体原因，有针对的采取措施，进而解决问题。本文简要的分析了变频器过电压故障原因及对策，以供参考。

关键词：变频器；过电压故障；原因；对策

1.变频器过电压原因分析

工艺要求在所限定的时间内减速至所规定的频率或者是停止运行。工艺的相关流程就限定了负载的减速时间，而回路电压的升高，就会使得其超出保护值，最终导致过电压跳闸。因此，就算我们合理对相关参数进行设定也不能使得这一故障得到缓冲，而系统当中也没有采取多余的能量措施，这样一来就必然出现过压跳闸的故障。

当电动机所传动的位能负载下放的时候，电动机就将处于再生发电制动状态当中。位能负载下降过快，就会使得过多的回馈能量将超过中间直流回路以及其能量处理单元本身的承受能力，这样就会导致过电压故障的发生。

由于变频器的负载突然下降，使得变频器的负载转速进行明显的上升，这样一来，就会使得负载电机进入再生发电状态，从负载侧向变频器的中间直流回路回馈能量，与此同时，在短时间内，能量会集中的得到回馈，这就使得中间直流回路以及其能量的处理单元承受能力造成过电压故障的出现。

多个电机同时的拖动共同一个负载时，也有可能导致这一故障的出现，主要就是因为没有负荷分配。那我们就以两台电动机拖动一个负载为例。如果一台电动机实际转速较另外一台电动机转速大时，那么转速高的电动机就相当于我们所说的原动机，而转速低的则是处于发电状态，这就造成了过电压故障的产生。此种情况下，我们进行处理时，需要加负荷分配控制，尽量的将变频器的输出特性曲线调节得稍微软一些。

2.变频器过电压的危害

变频器过电压主要是分为电源过电压和再生过电压，集中的表现在变频器直流母线的直流电压上，其中的危害主要表现在以下的三个方面：

（1）电动机磁路饱和。电动机电压过高，这样可以使得电动机的铁芯磁通增加，从而造成磁路饱和励磁电流的过大化，最终导致电动机温升过快或者过高现象的出现。

（2）电动机绝缘受损。中间直流回路电压升高，使得变频器输出电压的脉冲幅度太大，就会降低电动机的绝缘寿命。

（3）电容器的寿命被缩短。变频器过电压严重时，就会容易引起电容器的爆裂。我们在对变频器进行相应的设计时，在通常情况下，都需要将中间的直流回路过电压的值限定在DC800V左右的范围内，这样才能够很大程度上确保当电压超过限定值的时候，变频器可以按照相关的限定要求，对系统进行跳闸保护。

3变频器过电压故障处理对策

（1）降低工频电源电压

当前变频器电源侧通常应用不可控的整流桥，具有电源电压高的特点，且中间的直流回路电压也很高，电源的电压380V、400V、450V时，对应直流回路电压537V、565V、636V。一些变频器可能位置上很接近变压器，变频器输入电压高达400V以上，会严重影响变频器的中间直流回路所能够承受的过电压能力，此种情况下，如果条件确实允许，可以考虑将变压器分接开关置于低压档，以适当降低电源电压的方式，变相强化变频器的过电压能力。

（2）从变频器已设定参数解决

在变频器中，我们可以进行设定的参数主要分为两种：第一种是减速时间参数，另一种是变频器的减速过电压情况下自处理功能。工艺流程当中，如果不需要限定时间进行负载减速，那么我们可以对变频器的减速时间参数进行相应的设定，并且其参数设定一定不能够太短，不然就会造成负载的动能释放速度加快。所以，我们在对参数进行设定的时候，应以不引起中间回路过电压为限定，当负载惯性处于较大的情况下时，我们需要对参数的设定引起重视。一旦工艺的流程对于负载减速的时间有所限制，同时在所限定的时间内变频器就已经出现过电压跳闸的现象，那么这个时候就需要我们设定好变频器的失速后自整定功能或者是将设定的变频器不过压情况减到相应的频率值，在暂缓后再进行减速至零，这样可以有效的减缓频率减少速度。

（3）利用控制系统功能解决变频器过电压

在现在的很多工艺流程当中，对于变频器的减速以及负载的突降是受到控制系统的支配的，我们要充分对控制系统中的功能进行利用，与此同时，还需要对变频器的减速以及负载突降前的情况进行控制，只有这样才能够从根本上减少由于能量过多而馈入变频器中间直流回路的现象。例如，对于规律性减速过电压故障，我们首先可以将变频器输入侧的不可控整流桥换成半可控或者全控整流桥。在进行减速前，我们还可以将中间电压进行控制，将其控制到所允许较低值内，相对性的加大中间直流回路所承受到的馈入能量的能力，这样对于避免过电压故障的产生有着重要的作用。另外对于规律性的负载突降过电压故障，我们可以充分的控制系统进行利用，例如SIEMENS的PLC系统所具备的控制功能，我们在负载突降前，可以采用通过将变频器频率进行适当提升的方法，达到减少负载侧过多的能量馈入中间直流回路的目的，最终减少过电压故障。

（4）增加泄放电阻

在通常情况下，我们所应用的7.5KW变频器出厂时，回路都装有控制单元以及泄放电阻，而对于大于7.5KW的变频器，则需要结合相应的实际情况，外加控制单元以及泄放电阻，为了中间直流回路多余能量的释放提供通道，是一种实际操作中最常用的释放能量的通道。当然，其中也有不足之处，高能耗可能会导致出现投切或者长时间投运现象，最终使得电阻的温度升高以及设备的损坏。

（5）输入侧增加逆变电路

处理变频器的中间直流回路能量，最好方法就是于输入侧增加逆变电路，这样可以很大程度上将多余能量回馈电网，但是因为逆变桥的价格十分昂贵，对于技术的要求也十分的复杂，在经济上的压力较大。在实际的情况中的应用得到了限制，只有在较高级的场合才能够进行使用。

（6）中间直流回路增加电容

中间直流回路电容会对电压稳定性、回路所能承受的过电压高低产生重要影响。如果适当增大回路电容，或者视电容器使用时间与实际功能情况及时更换电容器，可以有效解决变频器过电压问题。此处还可以在设计阶段酌情选用具有较大容量的变频器，通过增大变频器容量，从而提高过电压能力。

（7）多台变频器采用共用直流母线方式

变频器由直流母线上取用电流通常高于由外部馈入的、同一时间段内的多余电流，通过共用直流母线可以解决变频器的中间直流回路过电压，可以大致上保持变频器的共用直流母线电压。此种情况需要有至少两台同步运行中的变频器。以多台变频器共用直流母线的策略遇到的最大问题就是共用直流母线的保护问题，应着重注意这一点。

结束语

变频器过电压故障原因众多，变频器实际情况、环境也有所不同。只有对变频器过电压故障原因进行分析和研究，掌握变频器特性参数，结合工业生产特点，才能制定出相应的对策，确保设备的正常运转。

参考文献：

[1]陈士亮.关于变频器过压故障原因及排除的探讨[J].科技创新与应用，2014（34）：126-127.

[2]李建军.变频器过压故障分析及处理对策[J].中国新技术新产品，2014（14）：60-60.