变频器制动时过电压的处理方法

变频器制动时过电压的处理方法（共3篇）

变频器制动时过电压的处理方法 篇1

制动时过电压是由于制动时间短，制动电阻值过小所引起的，通过适当增长时间，增加电阻值就可避免。

制动方法的选择

（1）能耗制动。使用一般制动，能量消耗在电阻上，以发热形式损耗。在较低频率时，制动力矩过小，要产生爬行现象。

（2）直流制动。适用精确停车或停位，无爬行现象，可与能耗制动联合使用，一般≤20Hz时用直流制动，》20Hz时用能耗制动。

（3）回馈制动。适用≥100kW，调速比D≥10，高低速交替或正反转交替，周期时间亦短，这种情况下，适用回馈制动，回馈能量可达20％的电动机功率。更具体详情分析以及参数选取。

空载（或轻载）跳OC

按理在空载（或轻载）时，电流是不大的，不应跳OC，但实际发生过这样的现象，原因往往是补偿电压过高，起动转矩过大，使励磁饱和严重，致使励磁电流畸变严重，造成尖峰电流过大而跳闸OC，适当减小或恢复出厂值或置于0位。

起动时在低频≤20Hz时跳OC

原因是由于过补偿，起动转矩大，起动时间短，保护值过小（包括过流值及失速过流值），减小基底频率就可。

起动困难，起动不了

一般的设备，转动惯量GD2过大，阻转矩过大，又重载起动，大型风机、水泵等常发生类似情况，解决方法：①减小基底频率；②适当提高起始频率；③适当提高起动转矩；④ 减小载波频率值2.5～4kHz，增大有效转矩值；⑤减小起动时间；⑥提高保护值；⑦使负载由带载起动转化为空载或轻载，即对风机可关小进口阀门。

使用变频器后电动机温升提高，振动加大，噪声增高

载波频率设定值是2.5kHz，比通常的都低，目的是从使用安全着眼，但较普遍反映存在上述三点问题，通过增高载波频率值后，问题就解决了。送电后按起动键RUN后没反应

（1）面板频率没设置；

（2）电动机不动，出现这种情况要立即按“停止STOP”并检查下列各条：①再次确认线路的正确性；②再次确认所确定的代码（尤其对与起动有关的部分）；③运行 方式设定对否；④测量输入电压，R，S，T三相电压；⑤测量直流PN电压值；⑥测量开关电源各组电压值；⑦检查驱动电路插件接触情况；⑧检查面板电路插件 接触情况；⑨全面检查后方可再次通电。

艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研 究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路 器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。

如需进一步了解台达变频器、三菱变频器、西门子变频器、安川变频器、艾默生变频器的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注艾驰商城http:///

变频器制动时过电压的处理方法 篇2

提升机是矿井上下运输的咽喉, 它的安全运行直接影响矿井的正常生产和工矿企业的经济效益。变频器已广泛应用在三相交流电动机拖动的提升机调速系统中, 制动单元和能耗电阻作为其附属设备起着相当重要的作用。制动单元一旦发生故障, 就会使整个提升系统处于瘫痪, 更严重的是有可能损坏变频器, 因此, 合理地设计制动单元, 选择、计算制动单元的容量和制动电阻值非常重要。

宝鸡北马坊煤矿提升机电动机为Y315L1-8型, 额定功率为90 kW, 额定电压为380 V, 额定电流为179.3 A, 于2007年1月对其改造, 用变频调速电控系统代替原有的TKD型电控系统, 运行情况良好。但近期, 变频调速电控系统的制动单元连续2次烧毁, 且制动电阻发红, 损坏变频器, 严重影响了矿井的正常生产。

本文针对上述问题, 系统地分析了故障原因, 从变频器主电路及制动时能量的转化关系出发, 简要介绍了电动机工作在发电状态时变频器直流母线泵升电压的产生及处理方法, 并根据现场实际运行工况, 重新设计了制动单元, 经过实际运行, 效果良好。

1 变频器主电路及制动时能量的转化关系

低压变频器通常是将380～420 V交流电源经过整流回路后变成540 V左右的直流电压, 再由大功率模块 (IGBT或GTR) 构成的三相逆变桥逆变成电压、频率均可调整的交流电压供给异步电动机使用。当电动机减速制动时, 电动机工作在再生制动状态, 电动机向变频器回馈能量, 这些能量一般储存在变频器储能元件中, 如不及时处理, 会使直流侧电压急剧上升, 损坏变频器元器件。为了抑制该电压的上升, 若增大电容C, 则势必使变频器体积过于庞大, 而且电容过大将增加对电网的污染。综上所述, 采用图1中虚线框所示的泵升电压抑制电路将这部分能量释放, 可确保在整个制动过程中直流侧电压在安全范围内。泵升电压抑制电路原理如图2所示。

如果忽略电动机定、转子等发热以及转换过程的其它损耗, 则在整个制动过程中存在以下能量转化关系[1]:

undefined

式中:P1 (t) 为制动电阻消耗的功率;Pm (t) 为电动机电磁功率;UC (0) 、UC (t) 、Ω (0) 、Ω (t) 分别为制动过程中电容C的电压和电动机转子角速度的初值与时间的函数;J为转子轴上的转动惯量总和。

设在t1时刻VB开通, 则:

undefined

可以根据式 (1) 、 (2) 选择制动电阻和制动容量。

2 制动单元故障分析及处理

2.1 系统电压与直流母线电压的关系

三相系统电压经整流后, 变频器直流母线电压的平均值UC[2]为

undefined

式中:U1为负载两端线电压。

由于三相系统电压的波动, 系统电压U1与直流母线电压UC的关系如图3所示。

2.2 制动单元的工作特性

该矿提升机变频调速电控系统中采用的是加能IPC-DR-3H型制动单元, 使用自动电压跟踪方式驱动大功率模块IGBT实现能耗制动, 其动作电压出厂设定为620 V, 最大工作额定电流为40 A, 最大峰值电流为150 A, 峰值电流所持续的时间不得超过20 s。

制动单元是按照短时间间歇性工作设计的电子设备。随着制动单元内部元器件散热的不同, 其允许通过的额定电流也会随之改变, 如图4所示。从图4可看出, 当温度超过75 ℃时, 制动单元通过的电流会随之下降, 因此, 制动单元不允许长时间地连续工作。

该矿有一个自备电厂, 主要供生产和生活用电, 多余电量上网。由于该电厂和现场运行工况特殊性的原因, 系统电压波动较大, 夜间超过430 V, 有时甚至达到465 V, 变频器在静态工作状态时直流母线电压高达640 V, 制动单元长时间处于导通状态, 致使模块温度上升, 烧毁制动单元。

2.3 制动单元设计

为了能满足现场的运行工况, 笔者重新设计了制动单元。制动单元的参数计算和选择原则[1,2]: (1) 制动电路的上限电压UH必须低于主电路电容器和功率器件的额定电压; (2) 制动单元动作结束时, 为使系统能再次迅速电动运行, 不应使直流母线电压降得过低。制动单元内置电压检测和控制电路如图5所示[2]。

考虑到现场的系统电压波动大, 制动电路的上限电压值UH定为670 V, 下限电压值UL定为620 V, 电位器R1和R2分别用来调节上限和下限动作电压值。

当UC

3 制动电阻计算

制动电阻是将电动机的再生能量以热能方式消耗的载体, 阻值和功率是它的2个主要参数[3]。

3.1 制动电阻阻值的计算

制动电阻投入工作时, 制动电流不超过电动机额定电流的一半时, 就可以得到与电动机的额定转矩相同的制动转矩, 因此, 最大制动电阻可按式 (4) 计算:

undefined

式中:IDe为电动机额定电流。

选择制动电阻时, 为了确保变频器不受损坏, 在制动电压UH的作用下, 制动电流为电动机额定电流时, 所对应电阻的阻值为制动电阻的最小数值:

undefined

选择制动电阻RB时应在RBmax和RBmin之间选择, 即RBmax≥RB≥RBmin。

3.2 制动电阻容量的计算

制动电阻容量的选择主要取决于制动使用率ED%。制动使用率主要是为了能让制动单元和制动电阻有充分的时间来耗散因制动而产生的热量。当制动电阻发热时, 电阻值将会随温度的上升而变高, 制动转矩亦随之减少。

制动使用率可按式 (6) 计算:

undefined

式中:T1为制动时间;T2为制动周期。

由于在短时间内, 制动电阻的温升不足以达到稳定温升, 因此, 决定制动电阻容量的原则是:在制动电阻的温升不超过其允许数值 (即额定温升) 的前提下, 应尽量减小容量。

PB按式 (7) 计算:

undefined

式中:PB为制动电阻容量;λ为制动电阻降额系数, 且

undefined

原系统设计的制动电阻阻值为7 Ω, 容量为5.5 kW。根据以上公式, 审核原系统制动电阻阻值和容量, 制动使用率ED%按10%计算。

RBmax|Ω=2×670/179.3=7.47

RBmin|Ω=670/179.3=3.74

根据制动电阻选择原则, RB选择为7 Ω。则:

undefined

原系统制动电阻阻值满足要求, 但容量太低, 没有充分的时间耗散因制动而产生的热量, 致使电阻发红, 不能满足现场工况需要。为使控制系统更加完善、可靠, 选择RB阻值为7 Ω, 容量为6.5 kW。改进后的制动单元满足现场工况, 制动电阻选型合理, 能够有效地消耗因电动机制动而回馈到直流母线上的能量。

4 结语

本文根据北马坊煤矿提升机变频电控系统制动单元2次故障的表现特征, 从变频器及制动单元工作原理出发, 对故障原因进行了分析, 得出原变频电控系统制动单元设计不合理和制动电阻容量选择偏小的结论, 并提出了改进方案, 重新设计了制动单元, 增加制动电阻容量到6.5 kW。改造后的电控系统参数选择合理、控制方便、满足现场工况要求, 有效地抑制了制动过程中产生的泵升电压。

参考文献

[1]徐国忠, 诸静.变频器供电的异步电动机制动过程分析与控制[J].浙江大学学报:工学版, 2000 (7) :222~226.

[2]芦梅霞, 骆世斌, 郭世明.能耗制动抑制泵升电压检测电路的设计[J].重庆科技学院学报:自然科学版, 2005, 7 (1) :80~82.

[3]刘元刚.台达变频器制动电阻设计[J].变频器技术, 2007 (4) :37~38.

变频器制动时过电压的处理方法 篇3

摘 要：通过对生产中的一起变频器跳闸事件，来分析变频器的设置及对负载影响情况分析，并提出解决办法。避免再次发生类似事件。

关键词：变频器；参数；跳闸；时间

1 概述

辽阳石化分公司常减压装置为2011年新改建装置，其12台塔底泵采用变频器来控制电机转速，变频器（功率分别为185kW至315kW，电压为0.4kV）通过控制电机的转速来实现对泵的流量控制。变频器采用美国AB品牌的变频器。2012年12月，由于该公司电厂故障造成该厂6kV—0.4kV供电系统电压波动，12台由变频器控制的电动机全部跳闸。造成装置紧急停车。

2 原因分析

故障发生后对跳闸的电机变频器进行了仔细检查，并记录了变频器控制面板上所报的故障信息，全部为“输入相丢失”和“欠压操作”在记录完全部信息后，工作人员立即对故障进行复位，并通知工艺人员启动电机。由于该晃电并没有造成其他低压电动机停机，所以大家怀疑变频器本次动作的正确性。因为其他电动机低电压保护只有接触器，而接触器对电压的敏感程度大多数人认为要超过变频器，而本次晃电接触器没有动作反而变频器确因系统电压波动而动作，这在该厂以前没有发生过。于是找来说明书对变频器的参数设置进行逐条检查，检查中发现跳闸的变频器在参数设置都存在同一现象，即在参数第460项中欠压操作设定值为3（故障时惯性停机），第461项欠压压幅值设定为80%。第462项输入相丢失设定为3（故障时惯性停机）。其他参数设定正常，后来通过对故障录波装置中的电压波形分析发现在系统发生故障时电压波动的最低幅值为额定电压的40%，故障持续时间为200ms。通过该数值与参数设定的对比分析后，认为本次变频器跳闸正确。但如果变频器在本次电压波动不跳闸则装置不会处于全停状态，就不会造成很大影响。原理简图如图1。

3 问题处理

是否可以通过对该批变频器的参数进行重新设定来解决这一问题，经过对说明书的详细阅读及认真分析，最后决定通过修改第450项中掉电模式设定值为2（继续）和第452项中掉电时间0.5s。同时将第460项和第462项的参数改为1（报警）。参数修改后在系统电压降低的时间（即掉电时间）规定范围内使变频器不跳闸，而当时间到达设定的动作值时，变频器跳闸。该时间的设定有两方面考虑：

①时间上要尽量短，只考虑满足系统电压波动的时间，对于发生长时间的电压降低则不予考虑。同时也应考虑电机因电压下降造成电流上升对电机绝缘的影响。

②考虑到装置在电压波动后有可能部分负载已经停机，如果在装置停车过程中变频器启动将产生意想不到的后果。通过对比变电所的上下有的保护设定时间将第452项中掉电时间0.5s。主要原因是变电所的6kV高压电动机的低电压保护时间设定为0.5s，通常情况下，装置的高压电动在不停车的情况下，装置可以维持运行，工艺通过调整保证装置连续运行，相反如果高压电动机停车后装置将进行停车退守。所以将掉电时间0.5s又能防止变频器和电机的损伤。修改后，在发生系统晃点时变频器没有跳闸，保证了装置的连续运行。

4 结语

石化企业在变频器的使用上已经很普遍了，但是由于部分技术人员对所用的变频器控制的负荷不了解，造成在变频器的参数设置上存在漏洞，而在正常运行时该问题无法暴露，只有发生异常情况下，才能暴露出问题，但往往已经造成不良后果。所以在变频器使用时应注意以下三点：①对变频器所控制的负荷的运行要求应了解（如是连续工作，还是阶段工作）。②对供电系统的电压质量应掌握（如正常电压、最低电压等）。③应明确地知道变频器参数设置的每个保护的基本要求（如在系统电压波动是否跳闸等）。如果以上的问题在运行前都注意到了，才能保证变频器的平稳可靠运行。

参考资料：

[1]FLEX750-系列交流变频器用户手册.

[2]FLEX755-系列交流变频器用户手册.

[3]计宝雷.炼化装置“晃电”现象及应对措施探讨[J].黑龙江科技信息，2012（11）.

[4]梁永胜.抗“晃电”措施在石化企业中的应用[J].电气时代，2007（11）.