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變頻器過電壓的原因及其解決方案

發(fā)布時間:2020-08-11 18:09:56來源:

變頻器過電壓的原因及其解決方案 

變頻器在調(diào)試與使用過程中經(jīng)常會遇到各種各樣的問題,其中過電壓現(xiàn)象比較為常見。  

過電壓產(chǎn)生后,變頻器為了防止內(nèi)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(dǎo)致設(shè)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(fā)生。由于變頻器與電機的應(yīng)用場合不同,產(chǎn)生過電壓的原因也不相同,所以應(yīng)根據(jù)具體情況采取相應(yīng)的對策。  

過電壓的產(chǎn)生與再生制動  

所謂變頻器的過電壓,是指由于種種原因造成的變頻器電壓超過額定電壓,集中表現(xiàn)在變頻器直流母線的直流電壓上。正常工作時,變頻器直流部電壓為三相全波整流后的平均值。若以380V線電壓計算,則平均直流電壓Ud=線=513V。  

在過電壓發(fā)生時,直流母線上的儲能電容將被充電,當電壓上升至700V左右時,(因機型而異)變頻器過電壓保護動作。造成過電壓的原因主要有兩種:電源過電壓和再生過電壓。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(xiàn)在大部分變頻器的輸入電壓比較高可達460V,因此,電源引起的過電壓極為少見。鄭州變頻器維修廠家。  

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本文主要討論的問題是再生過電壓。產(chǎn)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(shè)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(zhuǎn)速高于變頻器的指令轉(zhuǎn)速,也就是說,電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過了同步轉(zhuǎn)速,這時電機的轉(zhuǎn)差率為負,轉(zhuǎn)子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場的方向與電動機狀態(tài)時相反,其產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為阻礙旋轉(zhuǎn)方向的制動轉(zhuǎn)矩。所以電動機實際上處于發(fā)電狀態(tài),負載的動能被“再生”成為電能。  

再生能量經(jīng)逆變部續(xù)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(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與原轉(zhuǎn)矩相反,為制動轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(fā)生,必須將這部分能量及時的處理掉,同時也提高了制動轉(zhuǎn)矩,這就是再生制動的目的。鄭州變頻器維修廠家。  

過電壓的防止措施  

由于過電壓產(chǎn)生的原因不同,因而采取的對策也不相同。對于在停車過程中產(chǎn)生的過電壓現(xiàn)象,如果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。所謂自由停車即變頻器將主開關(guān)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一定的要求,那么可以采用直流制動(DC制動)功能。直流制動功能是將電機減速到一定頻率后,在電機定子繞組中通入直流電,形成一個靜止的磁場。電機轉(zhuǎn)子繞組切割這個磁場而產(chǎn)生一個制動轉(zhuǎn)矩,使負載的動能變成電能以熱量的形式消耗于電機轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(shè)定,不能根據(jù)再生電壓的高低自動調(diào)節(jié),因而直流制動不能用于正常運行中產(chǎn)生的過電壓,只能用于停車時的制動。  

對于減速(從高速轉(zhuǎn)為低速,但不停車)時因負載的GD2(飛輪轉(zhuǎn)矩)過大而產(chǎn)生的過電壓,可以采取適當延長減速時間的方法來解決。其實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合理利用而已。至于那些由于外力的作用(包括位能下放)而使電機處于再生狀態(tài)的負載,因其正常運行于制動狀態(tài),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。鄭州變頻器維修廠家。  

再生制動與直流制動相比,具有較高的制動轉(zhuǎn)矩,而且制動轉(zhuǎn)矩的大小可以跟據(jù)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。因此再生制動比較適用于在正常工作過程中為負載提供制動轉(zhuǎn)矩。

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