關于變頻器的過電壓故障分析

古文彬

摘要：變頻器之所以會產生過電壓故障，是因為直流母線上的電壓太高，超過了可承受的范圍，線路就會被自動切斷，很容易在實際運行中引起較多麻煩。變頻器產生過電壓故障和很多因素都有關系，所以可以根據不同因素采取相應對策來解決。文章分析了導致變頻器過電壓故障的原因，并據此提出了幾點應對措施，以供大家參考。

關鍵詞：變頻器；過電壓故障；原因；對策

中圖分類號：TM921 文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2014）17-0090-02

1變頻器過電壓故障原因分析

1.1電源輸入側產生的過電壓

對于三相交流輸入線路來說，一般情況下其電壓的峰值都是直流母線的電壓，并不會十分高，但是在電源側受到強大的沖擊過電壓比如雷電時，或者補償電容的合閘與斷開都會帶來較高的過電壓，這些電源輸入則產生的過電壓都會使電路出現故障。

如表1所示，當電源電壓是380 V的時候，正常情況下三相交流直流的母線電壓只有537 V，電壓上升10%~20%都是能夠允許的范圍，此時直流母線電壓依然不會很高；但是受到僅為700 V的過電壓時，直流母線上的電壓可以說是輕松就超過了1 000 V，這會給線路帶來很大的壓力，使 變頻器產生過電壓保護動作。

1.2來自變頻器負載側的過電壓

1.2.1變頻器減速的時間參數較小

過小的變頻器減速時間參數會加快變頻器輸出頻率下降的速度，從而導致實際的轉速比頻率下的同步轉速更高的情況，于是變頻器的中間直流回路電壓變高，超過可承受的界限之后就出現跳閘等過電壓故障。

1.2.2工藝要求的限制

除了變頻器減速的時間參數問題，變頻器的工藝設計其實也會給減速時間的設定造成限制，即便設定的參數十分科學和恰當，也只能起到一定的減緩效果，電路中過多的能量不能很好地處理也會帶來故障。

1.2.3變頻器負載突降

變頻器上的負載如果突然降低了，其轉速就會出現顯著的加快，從而出現再生的發電狀態。在這種狀態之下，電機會在極短的時間內從負載側流出很多的能量并進入到直流回路中，這時變頻器往往無法承受這么高的能量，從而導致故障的產生。

1.2.4多電機負荷分配不合理

多臺電機在拖動同一個負載的時候，如果沒有對負載進行合理分配也會增加過電壓故障發生的幾率。假設用兩臺電動機來拉動同一個負載，其中一臺電動機的實際轉速高于另外一臺的同步轉速的時候，轉速高的電機實際上就相當于一臺原動機，而轉速低的一臺則處于發電狀態，這種不平衡很容易導致過電壓故障的產生。

1.2.5中間直流回路電容容量降低

變頻器中的中間直流回路的電容容量在變頻器工作較長時間之后，會出現一定的下降，這時如果沒有進行針對性的檢查和工藝參數調整，就會使得過電壓故障出現的概率加大，很多變頻器的過電壓故障都和其運行年限有一定的關系。

2避免過電壓故障的方法

2.1變頻器電源輸入側加裝吸收裝置

對于電源輸入側出現的過電壓造成的故障，可以再電源輸入側加裝特定的吸收裝置，并聯到線路之上，這樣對于雷電等高電壓的沖擊以及補償電容的開合閘導致的瞬時過電壓都有一定的吸收作用，減輕線路上承受的電壓壓力。

2.2合理設置變頻器各項參數

變頻器的運作涉及到減速時間、減速過電壓自處理這兩個重要參數，如果對這兩個參數能夠合理設定就會降低過電壓故障出現的風險。一般來說減速時間參數不能設定得過于短，不能由于參數設置得太短而導致中間回路出現過電壓，根據變頻器的工藝特點適當采用分段減速的方式，利用過電壓自處理功能來最大程度減少過電壓給線路造成的壓力。

2.3適當補充中間回路上的電容

對變頻器進行設計時，適當地加大變頻器中間直流回路上的電容量，在變頻器的使用過程中也適時地對中間回路上的電容進行補充，使其保持在正常水平，這樣能夠更有效地應對變頻器上的過電壓故障。

2.4適當減低功率單元上的輸入電壓

當前變頻器的功率單元上大都使用的是不可控制的整流橋，導致電源以及中間回路上的電壓過高，從而減小了變頻器對過電壓的承受空間。其實如果可能的話，完全可以對功率單元上的輸入電壓進行適當地減低，在電壓較高的時候把移相變壓器的輸入側從默認的0分接頭轉移到+5%分接頭上，這樣能夠在一定程度上提高過電壓的保護能力。

2.5提高檢測電路的可靠性

提高過電壓檢測電路的可靠性能可以顯著提高過電壓故障的防護效果，通過改用雙絞線來將中間直流母線連接到電路板上，同時將線長控制得盡可能短，在檢測回路的入口處加裝濾波電容，另外在檢測電路的低壓部分基準源的選擇上，一定要保證在工業等級之上，并且選擇合適的光耦參數提高光耦，進一步提高檢測電路的抗干擾的性能。

2.6加裝泄放電阻

在功率單元中加裝泄放電阻也不失為一個提高過電壓保護能力的好辦法，能夠有效處理和釋放回路中過多的能量，減輕電路上的能量負擔。但是這種方法也存在缺陷，如果選擇的電阻和負載的慣性能量不能很好搭配的話，就會帶來過高的能耗，同時電阻溫度升高，反而導致變頻器被損壞。

2.7不同變頻器同用一根直流母線

在多臺變頻器同時運作時，最好將它們接在同一根直流母線上面，這樣就可以使得其中每一臺變頻器從母線上輸入的電流比外部進入的同步多余電流要高，從而讓數臺變頻器能夠共同使用母線上的電壓，只要保護好共用的這根直流母線，就可以很好地降低過電壓故障出現的風險。

3結語

變頻器過電壓故障時有發生，了解過電壓產生的機理，與變頻器的運作參數結合考慮，采取適當措施提高電路過電壓保護能力，是減少變頻器過電壓故障的必須做到的工作，也最大程度地減少了由于過電壓故障造成的設備損壞帶來的經濟損失。

參考文獻：

[1] 劉雙榮.變頻器過電壓故障分析[J].黑龍江冶金,2010,(12).

[2] 張國軍,張偉.變頻器過電壓故障原因分析及對策[J].河南科技,2012,(1).

[3] 陳伯時,陳敏遜.交流調速系統[M].北京:機械工業出版社,2008.

[4] 吳忠智,吳家林.中(高)壓大功率變頻器手冊[M].北京:機械工業出版社,2007.