變頻器過電壓維修原因分析及預防措施

      變頻器過電壓現象在變頻器在調試與使用過程中經常會遇到。過電壓產生后，變頻器為了防止內部電路損壞，其過電壓保護功能將動作，使變頻器停止運行，導致設備無法正常工作。因此必須采取措施消除過電壓，防止故障的發生。

一、變頻器過電壓原因

      造成變頻器過電壓的原因主要有兩種：變頻器電源過電壓和變頻器再生過電壓。

      電源過電壓是指因電源電壓過高而使直流母線電壓超過額定值。而現在大部分變頻器的輸進電壓最高可達460V，因此電源引起的過電壓極為少見。

      產生再生過電壓主要有以下原因：當大GD2（飛輪力矩）負載減速時變頻器減速時間設定過短；電機受外力影響（風機、牽伸機）或位能負載（電梯、起重機）下放。由于這些原因，使電機實際轉速高于變頻器的指令轉速，也就是說，電機轉子轉速超過了同步轉速，這時電機的轉差率為負，轉子繞組切割旋轉磁場的方向與電動機狀態時相反，其產生的電磁轉矩為阻礙旋轉方向的制動轉矩。所以電動機實際上處于發電狀態，負載的動能被“再生”成為電能。

      再生能量經逆變部續流二極管對變頻器直流儲能電容器充電，使直流母線電壓上升，這就是再生過電壓。因再生過電壓的過程中產生的轉矩與原轉矩相反，為制動轉矩，因此再生過電壓的過程也就是再生制動的過程。換句話說，消除了再生能量，也就提高了制動轉矩。如果再生能量不大，因變頻器與電機本身具有20%的再生制動能力，這部分電能將被變頻器及電機消耗掉。若這部分能量超過了變頻器與電機的消耗能力，直流回路的電容將被過充電，變頻器的過電壓保護功能動作，使運行停止。為避免這種情況的發生，必須將這部分能量及時的處理掉，同時也提高了制動轉矩，這就是再生制動的目的。

二、變頻器過電壓的防止措施

      變頻器過電壓維修的防護措施根據變頻器過電壓產生的原因不同而不同。

      對于在停車過程中產生的過電壓現象，假如對停車時間或位置無特殊要求，那么可以采用延長變頻器減速時間或自由停車的方法來解決。自由停車是指變頻器將主開關器件斷開，讓電機自由滑行停止。

      如果對停車時間或停車位置有要求，則可以采用直流制動功能。也就是將電機減速到一定頻率后，在電機定子繞組中通進直流電，形成一個靜止的磁場。電機轉子繞組切割這個磁場而產生一個制動轉矩，使負載的動能變成電能以熱量的形式消耗于電機轉子回路中，因此這種制動又稱作能耗制動。在直流制動的過程中實際上包含了再生制動與能耗制動兩個過程。這種制動方法效率僅為再生制動的30-60％，制動轉矩較小。由于將能量消耗于電機中會使電機過熱，所以制動時間不宜過長。而且直流制動開始頻率，制動時間及制動電壓的大小均為人工設定，不能根據再生電壓的高低自動調節，因而直流制動不能用于正常運行中產生的過電壓，只能用于停車時的制動。

      對于減速（從高速轉為低速，但不停車）時因負載的GD2（飛輪轉矩）過大而產生的過電壓，可以采取適當延長減速時間的方法來解決。實在這種方法也是利用再生制動原理，延長減速時間只是控制負載的再生電壓對變頻器的充電速度，使變頻器本身的20%的再生制動能力得到利用。至于那些由于外力的作用而使電機處于再生狀態的負載，因其正常運行于制動狀態，再生能量過高無法由變頻器本身消耗掉，因此不可能采用直流制動或延長減速時間的方法。

      再生制動與直流制動相比，具有較高的制動轉矩，而且制動轉矩的大小可以跟據負載所需的制動力矩（即再生能量的高低）由變頻器的制動單元自動控制。因此再生制動最適用于在正常工作過程中為負載提供制動轉矩。

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