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        西門子變頻器過電壓故障解決方法

        时间:2017-08-26     作者:長沙文鋮電氣設備【原创】   阅读

          一般能引起中間直流回路過電壓的原因主要來自以下兩個方面:

          (1)來自電源輸入側的過電壓。以西門子S120為例,通常情況下,整流單元進線電源電壓為380V,誤差不超過10%。變頻器工作的直流電壓為經過三相橋式全波整流后的平均值,BLM整流模塊輸出電壓平均為560V,峰值也不會超過600V。個別情況下電源線電壓達到460V,其峰值電壓也不超過650V,并不算很高,因此一般情況下進線電源不會導致變頻器過壓。如果在電源輸入側有強大的電壓沖擊時,如雷電等大的電磁干擾,則會導致變頻器過電壓。但此種情況并不多見。

          (2)來自負載側的過電壓。變頻器過電壓主要來自負載側,原因主要有以下幾方面:當電機帶動大負載減速時,由于變頻器設置的減速斜坡時間過短,變頻器輸出頻率下降的較快,而負載由于自身慣性很難按照變頻器輸出頻率對應的轉速運行,即電機運行速度比變頻器設定的速度要高,電機轉子轉速超過了同步轉速,此時電機轉差率為負值,轉子繞組切割旋轉磁場的方向與電機正常運行時狀態時相反,其電磁轉矩為阻礙電機旋轉方向的制動轉矩。所以此時電機實際上處于發電狀態,負載的動能被“再生”成為電能。再生能量通過變頻器中間的逆變回路對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。因變頻器與電機本身具有一定的消耗能力,這部分再生能量將被變頻器及電機消耗掉。若再生能量超過了變頻器與電機的能耗范圍,直流回路的儲能電容將會過度充電,變頻器由于自身的保護功能會動作,使運行停止。

          3 過電壓的預防措施

          變頻器在使用過程中產生的過電壓主要是由于負載側引起的再生過電壓,如上所述,預防直流母線過電壓就是要將負載減速或者是停車過程中產生的過多的能量消耗掉,常用的有如下方法:

          (1)能量消耗法:在變頻器的直流回路中并聯一個制動電阻,實時檢測變頻器運行中直流母線的電壓,并設置合適的閾值來控制一個功率管的通斷。在直流母線電壓上升至設定的閾值時,功率管導通,將再生能量通入電阻,以熱能的形式消耗掉,從而防止直流電壓的上升。由于再生能量沒能得到利用,因此屬于能量消耗型。因為能量消耗于電機之外的制動電阻上,不會導致電機的過熱,因此可重復使用。西門子S120系列變頻器BLM型整流單元上可以配置制動單元,并聯制動電阻。當直流母線電壓升高到720V時,制動單元導通,將多余的能量泄放到制動電阻上。下圖即為直流母線連接制動單元和制動電阻的示意圖。

          (2)能量回饋法:有些整流單元進線側變流器是可逆的,當有再生能量產生時,回饋給進線電網,使再生能量得到完全利用。西門子公司推出的S120系列SLM電源模塊具備電網回饋的能力。當負載制動使直流母線電壓升高時,SLM電源模塊將多余的能量自動回饋給進線電網,保證母線電壓維持在一個正常的范圍。但是這種方法對電源的穩定性要求較高。

          (3)激活直流母線控制器:應對直流側過壓的問題,變頻器控制單元通過內部PID算法,以保持直流側電壓不致過高為目的,自行給出頻率。當電機轉速有所降低,并且直流側電壓降低到設定的限值以內后,繼續按減速斜坡減速。如果直流側電壓再次過高,控制器再次動作。S120變頻器激活直流母線控制器的方法是將參數P1200設置為1,即激活母線電壓最大控制器。此種方法適合于由于負載轉動慣量大造成的過壓,并且在控制上沒有受控減速,因此有一定的局限性。


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