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变频器出现过电压、过电流故障的原因和处理方法

2020-05-29

变频器是电气系统中经常要用到,但是变频器的使用寿命也会因为过压和过流而变短,而一旦变频器失效会对整个电气系统产生严重故障。所以电工对于变频器保养维护技巧也逐渐被重视和关注

 

变频器过电压产生的原因

 

1、首先是来自进线电压的影响。 

 

   如果电网质量不好,有瞬间高电压出现,那势必会造成母线电压过高。偶尔出现的瞬间的电压尖峰很难捕捉到,这为故障的诊断增加了难度。如果用示波器或电能质量分析仪捕捉到进线电压的闪变,确认电网存在电压尖峰的话,那么可以在变频器进线端安装电压尖峰吸收装置以保护变频器。

 

   在打雷时,也可能会对电网电压产生瞬时影响,也可能会造成变频器的过电压故障。不过打雷也是很偶然的事件,不会一直困扰变频器的运行。不过安全起见,工厂应该有防雷措施。

 

2、其次是来自输出端的影响,即逆变器侧。

 

   在电机制动(即减速)时,电机和负载的动能转化为电能,处于发电状态,发出来的电在直流母线上累积,造成母线电压越来越高。如果电机的机械系统惯性大,而制动时间短,那么制动功率很大。产生的电能在变频器内不断累积,来不及释放,很容易造成直流母线过电压。针对这种不可避免的情况,变频器设计了很多功能来应对。一般的处理方法有:

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在工艺要求范围内,延长制动时间。

 

   在停车过程中,使能Vdmax控制器,自动延长制动时间 · 使用合适的制动单元和制动电阻(这个是要花钱的) 

 

   使用四象限工作的整流器,比如基于AFEF3E原理的整流器 

 

   如果使用了PID技术控制器,注意降低系统响应,减PI,延长滤波时间 

 

3、最后是硬件问题。 

 

  如果变频器内部的电压检测机构工作不正常,或者CPU处理机制出了问题,这些都不是设参数就能解决的,需要报修。如果是外部机械问题,比如安装偏心等,这也是要尽量避免的。

 

变频器过电压的处理方法

 

  (1)对于变频器移相变压器的分断过电压,采用阻容吸收网络和氧化锌避雷器组成过电压吸收回路,取得较好效果。

 

  (2)对于变压器带负载合闸产生的过电压,可以选用周期性能好的开关(开关长期操作后会出现不同期);采用良好的阻容吸收回路或者有源抑制器技术方案;采用带静电屏蔽措施的变压器,也可以有效地抑制合闸过电压。但是大功率变压器在制作静电屏蔽层的难度将是相当大的。

 

  (3)对整流元件换向产生的过电压,注意点是:整流元件的反向耐压值要足够,其次就是吸收回路和续流回路必须措施得当。否则整流器件就有可能被过电压击穿。

 

  (4)由于变频器工作时的过电压基本上是变压器分闸合闸时产生,因此应该从变压器开始想办法抑制变频器的过电压。 可以采用:

 

   ①加大变压器励磁电感和对地电容,加大励磁电感即减小空载电流,这都会引|起变压器成本的增加。

 

   ②加大变压器对地电容:原理上容易分析,但是实际上由于变压器本身的结构和材料限制,要想做出任意绝缘方式或绝缘等级高的变压器是不太可能的,因此要想较大地增加变压器的对地电容C也是相当困难的。

 

变频器过电流产生的原因

 

1)工作中过电流即拖动系统在工作过程中出现过电流。其原因大致来自以下几方面:

 

①电动机遇到冲击负载,或传动机构出现“卡住”现象,引起电动机电流的突然增加。

 

②变频器的输出侧短路,如输出端到电动机之间的连接线发生相互短路,或电动机内部发生短路等。

 

③变频器自身工作的不正常,如逆变桥中同一桥臂的两个逆变器件在不断交替的工作过程中出现异常。例如由于环境温度过高,或逆变器件本身老化等原因,使逆变器件的参数发生变化,导致在交替过程中,一个器件已经导通、而另一个器件却还未来得及关断,引起同一个桥臂的上、下两个器件的“直通”、使直流电压的正、负极间处于短路状态。

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2)升速时过电流当负载的惯性较大,而升速时间又设定得太短时,意味着在升速过程中,变频器的工作效率上升太快,电动机的同步转速迅速上升,而电动机转子的转速因负载惯性较大而跟不上去,结果是升速电流太大。

 

3)降速中的过电流当负载的惯性较大,而降速时间设定得太短时,也会引起过电流。因为,降速时间太短,同步转速迅速下降,而电动机转子因负载的惯性大,仍维持较高的转速,这时同样可以是转子绕组切割磁力线的速度太大而产生过电流。

 

变频器过电流的处理方法

 

1)起动时一升速就跳闸,这是过电流十分严重的现象,主要检查:工作机械有没有卡住;负载侧有没有短路,用兆欧表检查对地有没有短路;变频器功率模块有没有损坏;电动机的起动转矩过小,拖动系统转不起来。

 

2)起动时不马上跳闸,而在运行过程中跳闸,主要检查:升速时间设定太短,加长加速时间;减速时间设定太短,加长减速时间;转矩补偿(U/f比)设定太大,引起低频时空载电流过大:电子热继电器整定不当,动作电流设定得太小,引起变频器误动作。