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变频器过电压原因及危害及工作原理

时间:2020-04-22    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     

变频器过电压原因及危害

  一般能引起中间直流回路过压的原因主要来自以下两个方面。

  (1)来自输入侧的过压

  正常情况下的电源电压为380V,允许误差为-5%~+10%,经三相桥式全波整流后中间直流的峰值为591V,个别情况下电源线电压达到450V,其峰值电压也只有636V,并不算很高,一般电源电压不会使因过压跳闸。电源输入侧的过压主要是指电源侧的冲击过压,如雷电引起的过压、补偿在合闸或断开时形成的过压等,主要特点是电压变化率du/dt和幅值都很大。

  (2)来自负载侧的过压

  主要是指由于某种原因使处于再生发电状态时,即电机处于实际转速比变频频率决定的同步转速高的状态,负载的传动系统中所储存的机械能经电动机转换成电能,通过逆变器的6个续流回馈到变频器的中间直流回路中。此时的逆变器处于整流状态,如果变频器中没采取消耗这些能量的措施,这些能量将会导致中间直流回路的的电压上升,达到限值即行跳闸。

  从变频器负载侧可能引起过压的情况及主要原因如下。

  1)变频器减速时间参数设定相对较小及未使用变频器减速过压自处理功能。当变频器拖动大惯性负载时,其减速时间设定得比较小,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,就会出现过压跳闸故障。

  大多数变频器为了避免跳闸,专门设置了减速过压的自处理功能,如果在减速过程中,直流电压超过了设定的电压上限值,变频器的输出频率将不再下降,暂缓减速,待直流电压下降到设定值以下后再继续减速。如果减速时间设定不合适,又没有利用减速过压的自处理功能,就可能出现此类故障。

  2)工艺要求在限定时间内减速至规定频率或停止运行。工艺流程限定了负载的减速时间,合理设定相关参数也不能减缓这一故障,系统也没有采取处理多余能量的措施,必然会引发过压跳闸故障。

  3)当电动机所传动的位能负载下放时,电动机将处于再生发电制动状态。位能负载下降过快,过多回馈能量超过中间直流回路及其能量处理单元的承受能力,过压故障也会发生。

  4)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,可能会超出中间直流回路及其能量处理单元的承受能力引发过压故障。

  5)多个电机拖动同一个负载时,也可能出现这一故障,主要由于没有负荷分配引起的。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,引起了过压故障。处理时需加负荷分配控制。可以把变频器输出特性曲线调节得软一些。

  6)变频器中间直流回路电容容量下降。变频器在运行多年后,中间直流回路电容容量下降将不可避免,中间直流回路对直流电压的调节程度减弱,在工艺状况和设定参数未曾改变的情况下,发生变频器过压跳闸概率会增大,这时需要对中间直流回路电容器容量下降情况进行检查。

  变频器过压主要是指其中间直流回路过压,中间直流回路过压的主要危害在于以下几点。

  1)引起电动机磁路饱和。对于电动机来说,电压过高必然使电机铁心磁通增加,可能导致磁路饱和,励磁电流过大,从而引起电机温升过高。

  2)损害电动机绝缘。中间直流回路电压升高后,变频器输出电压的脉冲幅度过大,对电机绝缘寿命有很大的影响。

  3)对中间直流回路滤波电容器寿命有直接影响,严重时会引起电容器爆裂。因而,变频器厂家一般将中间直流回路过压值限定在DC800V左右,一旦其电压超过限定值,变频器将按限定要求跳闸保护。

  正是基于过压的严重危害性,在以下变频器应用场合,用户必须考虑配套使用制动方式:电机拖动大惯量负载(如离心机、龙门刨、巷道车、行车的大小车等)并要求急剧减速或停车;电机拖动位能负载(如、起重机、矿井提升机等);电机经常处于被拖动状态(如离心机副机、造纸机导纸辊电机、化纤机械牵引机等)。

标签: 变频器
变频器 变频器过电压原因及危害_变频器

变频器的原理说明

    变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变 交流)、制动单元、驱动单元、检测单元、微处理单元等组成。它是一种控制交流电机运转的控制器,它把固定频率的交流电源变成频率电压可调的交流电源,从而控制电机的转速。

    变频调整系统的原理框图

    由处理器,按V/F恒定原则,产生PWM控制信号,令IGBT8了逆变模块逬行功率放大后输出,电路中还有电流检测等单元,组成保护。在开环变频调速系统中,速度指令可通过电位器,模拟电压等形式输入给DSP;将速度指令转换为频率,幅值,可变的电机定子电压与电流,以控制电机的转速。
    1.频率给定
    在使用一台变频器的时候,目的是通过改变变频器的输出频率。如何调节变频器的输出频率呢?关键是向变频器提供改变频率的命令信号,这个信号,就称为"频率给定信号"。所谓频率给定方式,就是调节变频器输出频率的具体方法,变频器常见的频率给定方式主要有操作器键盘给定,接点信号给定,模拟信号给定,脉冲信号给定和通信方式给定等。这些频率给定方式各有特点,必须按照实际的需要进行选择设置,同时也可以根据功能需要选择不同频率给定方式之间的叠加和切换。
    2.V/F控制
    在逬行电动机调速时,通常要考虑的一个重要因素是保持电动机中每极磁通量为额定值如果磁通量太小,则电动机的出力不够;如果过分增大磁通量,又会使铁心饱和,过大的励磁电流会使绕组过热,从而损坏电动机。V/F控制是使变频器的输出在改变频率的同时也改变电压,通常是使V/F为常数,这样可使电动机磁通保持一定,在较宽的调速范围内,电动机的转矩,功率,功率因数不下降。
    3.PWM调制
    变频器的调制方式为PWM。
    PWM调制是保持整流得到的直流,电压幅值不变的条件下,以一定的规律,在改变输出频率的同时,通过改变输出脉冲的宽度,来达到改变等效输出电压的一种方式。PWM是一种调制方式来控制逆变模块的通断。
    4.功率放大
    目前功率放大的开关器件主要采用大功率晶体管IGBT,功率器件从整体上可以分为不可控器件,半可控器件和全可控器件。不可控器件导通和关断无法通过控制信号进行控制,完全由其在电路中所承受的电流,电压情况决定,属于自然导通和自然关断,包括功率二极管;半可控器件指能用控制信号控制导通J旦不能控制关断,关断只能由其在主电路中承受的电压,电流情况决定,属于自然关断,包括晶闸管和由其派生出来的可控双向晶闸管。全可控器件指能使用控制信号控制其导通和关断的器件,包括功率三极管,功率场效应管,可关断晶闸管,绝缘栅双极三极管,静电感应晶体管。静电感应晶闸管等等。
    全可控器件从控制形式上还可以分为电流控制型和电压控制型两大类。属于电流控制型的有GTR(功率三极管),SCR(可控晶闸管),TRIAC(可控双向晶闸管),GTO(可关断晶体管)等;属于电压控制型的有功率MOSFET,IGBT,MCT和SIT。
    5.电流检测
    变频器电流信号可以用于电机的转矩和电流控制,以及过流保护。其检测方法主要有直接串联取样电阻法霍尔传感器法。直接串联取样电阻法,简单可靠不失真速度快,但是有损耗,不隔离,只适用于小电流且不需要隔离的情况,多用于小容量变频器中。霍尔传感器法具有精度高,线性好,频带款,相应快,过载能力强和不损失测量电路能量等优点。

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变频器 变频器的原理说明_变频器

变频器的保养

  1)工作温度。

  内部是大功率的元件,极易受到工作温度的影响,产品一般要求为0~55℃,但为了保证工作安全、可靠,使用时应考虑留有余地,可以控制在40℃以下。在控制箱中,变频器一般应安装在箱体上部,并严格遵守产品说明书中的安装要求,绝对不允许把发热元件或易发热的元件紧靠变频器的底部安装。

  2)环境温度。

  温度太高且温度变化较大时,变频器内部易出现结露现象,其绝缘性能就会大大降低,甚至可能引发短路事故。必要时,必须在箱中增加干燥剂和加热器

  3)腐蚀性气体。

  使用环境如果腐蚀性气体浓度大,不仅会腐蚀的引线、印刷电路板等,而且还会加速塑料器件的老化,降低绝缘性能,在这种情况下,应把控制箱制成封闭式结构,并进行换气。

  4)振动和冲击。

  装有变频器的控制柜受到机械振动和冲击时,会引起接触不良。这时除了提高控制柜的机械强度、远离振动源和冲击源外,还应使用抗震橡皮垫固定控制柜外和内电磁开关之类产生振动的元器件。设备运行一段时间后,应对其进行检查和维护。

  5)防止电磁波干扰。

  变频器在工作中由于整流和变频,周围产生了很多的干扰电磁波,这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰因此,柜内仪表和电子系统,应该选用金属外壳,屏蔽变频器对仪表的干扰。所有的元器件均应可靠接地,除此之外,各电气元件、仪器及仪表之间的连线应选用屏蔽控制电缆,且屏蔽层应接地。如果处理不好电磁干扰,往往会使整个系统无法工作,导致控制单元失灵或损坏。

  6)防止输入端过电压。

  变频器输入端往往有过电压保护,但是,如果输入端高电压作用时间长,会使变频器输入端损坏。因此,在实际运用中,要核实变频器的输入电压、单相还是三相和变频器使用额定电压。特别是电源电压极不稳定时要有稳压设备,否则会造成严重后果。

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