摘要：变频调速已被公认为是最理想、最有发展前途的调速方式之一，在我国工业生产中应用越来越广泛。变频器在调试与使用过程中经常会遇到各种各样的问题，其中过电压现象最为常见。过电压产生后，变频器为了防止内部电路损坏，其过电压保护功能将动作，使变频器停止运行，导致设备无法正常工作。因此必须采取措施消除过电压，防止故障的发生。由于变频器与电机的应用场合不同，产生过电压的原因也不相同，所以应根据具体情况采取相应的对策，从而有效处理故障。
关键词：变频器；过电压；故障
引言
随着电气控制技术的发展，变频器越来越广泛的应用于冶金、机械和化工等各个领域。变频器已成为电气传动控制中的重要组成部分，广泛受到电气从业人员的重视，成为电气维修人员主要面对的电气设备。但是由于应用环境不同，所驱动的负荷不同，以及变频器相关参数设置不同，在变频器的实际运行中往往会出现“过电压”故障显示，令应用人员不解。本文根据多年应用变频器的经验，就变频器的过电压故障的原因及解决办法进行讨论。
1分析变频器过电压故障的原因
1.1电源输入侧产生的过电压
对于三相交流输入线路来说，一般情况下其电压的峰值都是直流母线的电压，并不会十分高，但是，在电源侧受到强大的冲击过电压比如雷电时，或者补偿电容的合闸与断开都会带来较高的过电压，这些电源输入则产生的过电压都会使电路出现故障。
如表1所示，当电源电压是380V的时候，通常情况下，三相交流直流的母线电压只有537V，电压上升10%~20%都是能够允许的范围，此时直流母线电压依然不会很高；但是受到仅为700V的过电压时，直流母线上的电压可以说是轻松就超过了1000V，这会给线路带来很大的压力，使变频器产生过电压保护动作。
1.2来自变频器负载侧的过电压
1.2.1变频器减速的时间参数较小
当变频器拖动大惯性负载时，其减速时间设定的比较小，在减速过程中，变频器输出频率下降的速度比较快，而负载惯性比较大，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，而变频器没有能量处理单元或其作用有限，因而导致变频器中间直流回路电压升高，超出保护值，就会出现过电压跳闸故障。
1.2.2工艺要求的限制
除了变频器减速的时间参数问题，变频器的工艺设计其实也会给减速时间的设定造成限制，即便设定的参数十分科学和恰当，也只能起到一定的减缓效果，电路中过多的能量不能很好地处理也会带来故障。
1.2.3变频器负载突降
变频器负载突降会使负载的转速明显上升，使负载电机进入再生发电状态，从负载侧向变频器中间直流回路回馈能量，短时间内能量的集中回馈，可能会使中间直流回路及其能量处理单元引发过电压故障。
1.2.4多电机负荷分配不合理
多台电机在拖动同一个负载的时候，如果没有对负载进行合理分配也会增加过电压故障发生的几率。假设用两台电动机来拉动同一个负载，其中一台电动机的实际转速高于另外一台的同步转速的时候，转速高的电机实际上就相当于一台原动机，而转速低的一台则处于发电状态，这种不平衡很容易导致过电压故障的产生。
1.2.5中间直流回路电容容量降低
变频器中的中间直流回路的电容容量在变频器工作较长时间之后，会出现一定的下降，这时如果没有进行针对性的检查和工艺参数调整，就会使得过电压故障出现的概率加大，很多变频器的过电压故障都和其运行年限有一定的关系。
2探讨避免过电压故障的方法
2.1在电源输入侧增加吸收装置，减少过电压因素
对于电源输入侧有冲击过电压、雷电引起的过电压、补偿电容在合闸或断开时形成的过电压可能发生的情况下，可以采用在输入侧并联浪涌吸收装置或串联电抗器等方法加以解决。
2.2合理设置变频器各项参数
变频器的运作涉及到减速时间、减速过电压自处理这两个重要参数，如果对这两个参数能够合理设定就会降低过电压故障出现的风险。一般来说减速时间参数不能设定得过于短，不能由于参数设置得太短而导致中间回路出现过电压，根据变频器的工艺特点适当采用分段减速的方式，利用过电压自处理功能来最大程度减少过电压给线路造成的压力。
2.3在中间直流回路上增加合适的电容。
中间直流回路电容可以稳定电压，提高回路承受过电压的能力。适当增大回路的电容或及时更换运行时间过长且容量下降的电容器，是解决变频器过电压的有效方法。
2.4适当减低功率单元上的输入电压
当前变频器的功率单元上大都使用的是不可控制的整流桥，导致电源以及中间回路上的电压过高，从而减小了变频器对过电压的承受空间。其实如果可能的话，完全可以对功率单元上的输入电压进行适当地减低，在电压较高的时候把移相变压器的输入侧从默认的0分接头转移到+5%分接头上，这样能够在一定程度上提高过电压的保护能力。
2.5加装泄放电阻
通常，小于7.5kW的变频器在出厂时内部中间直流回路均装有控制单元和泄放电阻，大于7.5kW的变频器需根据实际情况外加控制单元和泄放电阻，为中间直流回路多余能量释放提供通道。
2.6提高检测电路的可靠性
提高过电压检测电路的可靠性能可以显著提高过电压故障的防护效果，通过改用双绞线来将中间直流母线连接到电路板上，同时将线长控制得尽可能短，在检测回路的入口处加装滤波电容，另外在检测电路的低压部分基准源的选择上，一定要保证在工业等级之上，并且选择合适的光耦参数提高光耦，进一步提高检测电路的抗干扰的性能。
2.7共用直流母线吸收再生能量
这种方法应用于多电机传动系统（如造纸机械），在这种系统中每台电机均用一台变频器，多台变频器共用一个网侧变流器，每台变频器的的直流母线并联到一起，如图4所示，在这种方式下，处于再生制动的电机产生的电能反馈到直流回路，通过直流回路，这部分的反馈能量就可以在其他处在电动运行状态的电动机上，这样就避免了电动机的再生电能在变频器的直流侧堆积向电容器充电，防止了处于再生制动状态的变频器过电压故障的发生。
3结语
总之，变频器过电压故障时有发生，所以有关人人员需要了解过电压产生的机理，与变频器的运作参数结合考虑，采取适当措施提高电路过电压保护能力，从而最大程度地减少由于过电压故障造成的设备损坏带来的经济损失。
参考文献：
[1]变频器应用中的故障分析及相关处理措施[J].刘博.机电元件.2017（06）
[2]变频器控制电路及常见故障分析[J].焦云波.中国高新技术企业.2013（21）
[3]第1讲选用变频器的原则和注意事项（一）[J].屈建喜.电世界.2010（05）
[4]变频器在钢铁行业中的应用与研究[J].袁小斐.内燃机与配件.2018（04）
[5]论变频器的维护及散热的思考[J].靳鹏.数码设计.2017（09）
[6]使用变频器时应注意的问题[J].张金达.山东工业技术.2018（08）
[7]变频器控制原理及方式探讨[J].吕亮.中国石油和化工标准与质量.2016（24）
论文作者:赵俭
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/6/20
标签：过电压论文; 变频器论文; 回路论文; 故障论文; 负载论文; 电压论文; 母线论文; 《基层建设》2019年第9期论文;