起重機變頻器故障處理及維護

宗華 李寬

變頻器故障種類繁多，本篇文章主要講述變頻器過電壓保護故障和相關處理

1.??? 變頻器過電壓故障保護

變頻器過電壓故障保護是變頻器中間直流電壓達到危險程度后采取的保護措施，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。由于變頻器與電機的應用場合不同，產生過電壓的原因也不相同，所以應根據具體情況采取相應的對策。在變頻器實際運行中引起此故障的原因較多，可以采取的措施也較多，在處理此類故障時要分析清楚故障原因，有針對性的采取相應的措施去處理。

2.??? 變頻器過電壓的危害

變頻器過電壓主要是指其中間直流回路過電壓，中間直流回路過電壓主要危害有以下幾點：

（1）???? 引起電動機磁路飽和。對于電動機來說，電壓主過高必然使電機鐵芯磁通增加，可能導致磁路飽和，勵磁電流過大，從面引起電機溫升過高;

（2）???? 損害電動機絕緣。中間直流回路電壓升高后，變頻器輸出電壓的脈沖幅度過大，對電機絕緣壽命有很大的影響;

（3）???? 對中間直流回路濾波電容器壽命有直接影響，嚴重時會引起電容器爆裂。一般變頻器廠家一般將中間直流回路過電壓值限定在DC800V左右，一旦其電壓超過限定值，變頻器將按限定要求跳閘保護。

3.??? 產生變頻器過電壓的原因

過電壓的原因產生的一般來自兩個方面：

（1）???? 來自電源輸入側的過電壓，變頻器正常情況下的電源電壓為380V，允許誤差為- 5%～+10%，經三相橋式全波整流后中間直流的峰值為591V，個別情況下電源線電壓達到450V，其峰值電壓也只有636V，并不算很高，一般電源電壓不會使變頻器因過電壓跳閘。電源輸入側的過電壓主要是指電源側的沖擊過電壓，如雷電引起的過電壓、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。

（2）???? 來自負載側的過電壓從變頻器負載側可能引起過電壓的情況及主要原因：

①起重機變頻器減速時間參數設定相對較小及未使用變頻器減速過電壓自處理功能。當變頻器拖動大慣性負載，其減速時間設定的比較小，在減速過程中，變頻器輸出頻率下降的速度比較快，而負載慣性比較大，電動機處于發電狀態，而變頻器沒有能量處理單元或其作用有限，因而導致變頻器中間直流回路電壓升高，就會出現過電壓跳閘故障。大多數變頻器為了避免跳閘，專門設置了減速過電壓的自處理功能，如果在減速過程中，直流電壓超過了設定的電壓上限值，變頻器的輸出頻率將不再下降，待直流電壓下降到設定值以下后再繼續減速。如果減速時間設定不合適，又沒有利用減速過電壓的自處理功能，就可能出現此類故障。

②起重機因生產工藝要求在限定時間內減速至規定頻率或停止運行工藝流程限定了負載的減速時間，造成設定相關參數也不能減緩這一故障，系統也沒有采取處理多余能量的措施，也極易引發過壓跳閘故障。

③當起重機電動機所傳動的位能負載下放時，電動機將處于再生發電制動狀態位能負載下降過快，過多回饋能量超過中間直流回路及其能量處理單元的承受能力，過電壓故障也會發生。

④變頻器負載突降會使負載的轉速明顯上升，使負載電機進入再生發電狀態，從負載側向變頻器中間直流回路回饋能量，短時間內能量的集中回饋，超過中間直流回路及其能量處理單元的承受能力引發過電壓故障。

4.??? 變頻器過電壓故障常見故障及對策

主要對策：

①在起重機電源輸入側增加了電涌保護器或串聯電抗器，從而減少變頻器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。

②重新對起重機變頻器減速時間參數進行優化設定

③采用增加泄放電阻的方法。一般小于7.5kW的變頻器在出廠時內部中間直流回路均裝有控制單元和泄放電阻，大于7.5kW的變頻器需根據實際情況外加控制單元和泄放電阻，為中間直流回路多余能量釋放提供通道，是一種常用的泄放能量的方法。其不足之處是能耗高，可能出現頻繁投切或長時間投運，致使電阻溫度升高、設備損壞。

④在輸入側增加逆變電路的方法。處理變頻器中間直流回路能量最好的方法就是在輸入側增加逆變電路，可以將多余的能量回饋給電網

⑤采用在中間直流回路上增加適當電容的方法。中間直流回路電容對其電壓穩定、提高回路承受過電壓的能力起著非常重要的作用。適當增大回路的電容量或及時更換運行時間過長且容量下降的電容器是解決變頻器過電壓的有效方法。