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)来自电源输入侧的过压
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变频器因过压跳闸。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、补偿电容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电动机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个续流二极管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电容器的电压上升，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（如电梯、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）。