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生的主要有電源輸入側引起的過電壓現象，負載側引起的過電壓現象，以及變頻內部損壞出現的過電壓現象。

過電壓主要表現在變頻器直流母線的直流電壓上。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。當過電壓發生時，直流母線的儲能電容將被充電，當電壓上升到 800V 左右，變頻器保護動作。

                                         變頻器原理圖

一、電源輸入側過電壓分析

過電壓主要表現在變頻器直流母線（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。當過電壓發生時，直流母線的儲能電容將被充電，當電壓上升到 800V 左右，變頻器保護動作。電源輸入側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。

二、變頻器內部過電壓分析

檢查變頻器輸入側和負載側均問題，斷開負載側故障仍出現過壓故障，可以判斷變頻器內部故障。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生了損壞。

三、負載側引起過電壓分析

負載側過電壓產生的原因較為復雜，主要由于負載在減速時變頻器減速時間設定過短；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速高于變頻指令轉速，這時電機轉差率為負值，地磁轉矩阻礙旋轉制動轉矩，此時電機處于發電狀態，電流通過逆變器的 6 個續流二極管（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.電源輸入側造成的過壓處理方法 對于電源輸入側有沖擊過電壓、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生的情況下，可以采用在輸入側并聯浪涌吸收裝置或串聯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.負載輸入側造成的過壓處理方法

（1）.變頻參數減速時間增大或采取自由停車

如果過壓現象出現在停車過程中，工藝對停車時間或位置沒有停車要求，可以適當的增加減速時間。停車過程中產生過壓原因是變頻發出減速指令后，電機的實際轉速比變頻器頻率決定同步轉速要高，通過續流二極管反向饋電，導致電壓升高，所以只需調整變頻參數即可。

（2）.直流制動停車

直流制動停車主要應用于停車的工況下，如果電機恒速運行中出現直流過壓現象將無法使用。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。電機轉子繞組切割磁場產生制動轉矩，使負載的動能變為電能消耗掉， 在消耗的過程中電機產生過熱，制動時間不宜過長。由于在制動過程中，電壓、頻率、時間都是人工設定，所以只能應用于停車過程。

                            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過壓現象，將采用制動電阻的方式，原理是當變頻器產生過壓，儲能電容會進行充電，當達到變頻臨界保護值時，變頻會產生動作保護。增加制動電阻后，制動單元導通制動電阻回路，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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