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首先确认变频器输入电压是否高于标准。
其次大部分原因是:转动惯量太大了,减速时电动机进入发电机状态运行,造成变频器直流高压侧过电压。
解决办法:
1.改减速停车为自由停车。负载完全停下来的时间比较长。
2.减速时间加长。
3.如果负载惯性较大,还希望快速停车,可以加装合适的刹车电阻。使用电阻发热消耗能量的办法避免直 流高压侧过电压。
4.如果功率较小,换用带逆变功能的变频器,将负载的能量转换成电能送回电网。
变频器的过电压故障主要集中表现在直流母线电压上。正常情况下,变频器直流母线电压为三相全波整流后的平均值。若以380V线电压计算,则平均直流电压为513V。在过电压发生时,直流母线的储能电容将被充电,当电压上升至760V左右时,变频器过电压保护动作。因此,变频器的工作电压有一个正常的电压范围,当电压超过这个范围时很可能损坏变频器,常见的过电压有输入交流电源过电压和再生类过电压两种。
(1)输入交流电源过电压
输入交流电源过电压是指变频器输入电压超过正常值。夜间或者节假日供电系统负载较轻时,供电系统电压将会升高,最有效的解决措施是采用有载调压电力变压器。而对电力系统故障时引起的电压升高,如电力系统由于谐振而引起的电压升高,应断开变频器电源,检查电力系统故障,等故障排除后再接通变频器电源。
(2)再生类过电压
产生再生类过电压主要有以下原因:当大飞轮力矩负载减速时,变频器减速时间设定过短;电动机受外力影响或位能负载下放。这些原因使电动机实际转速高于变频器的指令转速,也就是说,电动机转子转速超过了同步转速,这时电动机的转差率为负,转子绕组切割旋转磁场的方向与电动机状态时相反,其产生的电磁转矩为阻碍旋转方向的制动转矩。电动机实际上处于发电状态,负载的动能被“再生”成为电能。再生能量经逆变部分的续流二极管对变频器直流储能电容器充电,使直流母线电压上升,这就是再生过电压。因再生过电压的过程中产生的转矩与原转矩相反,为制动转矩,因此再生过电压的过程也就是再生制动的过程。换句话说,消除了再生能量,也就提高了制动转矩。如果再生能量不大,因变频器与电动机本身具有20%的再生制动能力,这部分电能将被变频器及电动机消耗掉。若这部分能量超过了变频器与电动机的消耗能力,则直流回路的电容将被过充电,变频器的过电压保护功能动作,使运行停止。
再生类过电压出现的概率较高,主要是电动机的同步转速比实际转速高,使电动机处于发电状态,而变频器又没有配置制动单元,有两种情况可以引起这一故障。
当变频器拖动大惯性负载时,其减速时间设得比较短,在减速过程中,变频器输出频率的变化速度比较快,而负载靠本身阻力减速比较慢,使负载拖动电动机的转速比变频器输出的频率所对应的转速还要高,电动机处于发电状态,而变频器没有能量回馈单元,因而造成变频器直流回路电压升高,超出保护值,出现故障停机。
多个电动机拖动同一个负载时,也可能出现再生类过电压故障,它主要是因负荷匹配不佳引起的。以两台电动机拖动一个负载为例,当一台电动机的实际转速大于另一台电动机的同步转速时,则转速高的电动机相当于原动机,转速低的处于发电状态,引起再生类过电压故障。处理此类故障时需在传动系统增加负荷分配控制装置,还可以把处于传动速度链分支的变频器特性调节软一些。
(3)过电压的防止措施
对于变频器的过电压保护动作故障,应首先要区分是经常发生还是偶尔发生,然后区别分析对待。先要排除由于参数问题而导致的故障,如减速时间过短,以及由于再生负载而导致的过电压等,然后可以检测输入侧电压是否有问题,最后可以看一下电压检测电路是否出现了故障。
对于在停车过程中产生的过电压现象,如果对停车时间或位置无特殊要求,那么可以采用延长变频器减速时间或自由停车的方法来解决。所谓自由停车即变频器将主开关器件断开,让电动机自由滑行停止。如果对停车时间或停车位置有一定的要求,则可以采用直流制动功能。直流制动功能是将电动机减速到一定频率后,在电动机定子绕组中通入直流电,形成一个静止的磁场。电动机转子绕组切割这个磁场而产生一个制动转矩,使负载的动能变成电能并以热量的形式消耗在电动机转子回路中,这种制动又称作能耗制动。直流制动的过程实际上包含了再生制动与能耗制动两个过程。能耗制动方法效率仅为再生制动的30%-60%,制动转矩较小。由于将能量消耗在电动机中会使电动机过热,因此制动时间不宜过长。直流制动开始频率、制动时间及制动电压的大小均由人工设定,不能根据再生电压的高低自动调节,因而直流制动不能用于正常运行中产生的过电压,只能用于停车时的制动。对于减速(从高速转为低速,但不停车)时因负载的GD2(飞轮转矩)过大而产生的过电压,可以适当延长减速时间。这种方法也是利用再生制动原理,延长减速时间只是控制负载的再生电压对变频器直流环节电容器的充电速度,使变频器本身20%的再生制动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)而使电动机处于再生状态的负载,因其正常运行在制动状态,再生能量过高无法由变频器本身消耗掉,因此不可能采用直流制动或延长减速时间的方法。再生制动与直流制动相比,具有较高的制动转矩,而且制动转矩的大小可以根据负载所需的制动转矩(即再生能量的高低)由变频器的制动单元自动控制。因此再生制动最适用于在正常工作过程中为负载提供制动转矩。 |
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