作為電氣傳動(dòng)控制中重要組成部分的變頻器，在調(diào)試與使用過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，過(guò)電壓現(xiàn)象是其中最為常見(jiàn)的問(wèn)題之一。通常過(guò)電壓產(chǎn)生時(shí)，為了防止內(nèi)部電路被損壞，變頻器的過(guò)電壓保護(hù)功能會(huì)及時(shí)啟動(dòng)，變頻器停止運(yùn)行，這時(shí)設(shè)備將無(wú)法正常工作。因此，對(duì)變頻器過(guò)電壓產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析和研究，采取科學(xué)有效的措施消除變頻器過(guò)電壓，維護(hù)系統(tǒng)的正常工作，尤為重要。

一、變頻器過(guò)電壓的危害

變頻器過(guò)電壓分為電源過(guò)電壓和再生過(guò)電壓，集中表現(xiàn)在變頻器直流母線的直流電壓上，其主要危害表現(xiàn)在以下三方面。

1.電動(dòng)機(jī)磁路飽和

電動(dòng)機(jī)電壓過(guò)高，可使電動(dòng)機(jī)鐵芯磁通增加，導(dǎo)致磁路飽和勵(lì)磁電流的過(guò)大，引起電動(dòng)機(jī)溫升過(guò)快和過(guò)高。

2.電動(dòng)機(jī)絕緣受損

中間直流回路電壓升高、變頻器輸出電壓的脈沖幅度過(guò)大，都會(huì)大大降低電動(dòng)機(jī)絕緣壽命。

3.大大縮短電容器壽命

變頻器過(guò)電壓嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起電容器爆裂。在對(duì)變頻器進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一般都將中間直流回路過(guò)電壓值限定在DC 800V左右，確保當(dāng)發(fā)生電壓超過(guò)限定值時(shí)，變頻器可按照限定要求，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行跳閘保護(hù)。

二、變頻器過(guò)電壓原因分析

變頻器的過(guò)電壓是指變頻器的電壓超過(guò)額定值，原因主要有以下幾種。

1.變頻器自身問(wèn)題

變頻器使用環(huán)境差、電路板腐蝕、電壓控制通道被破壞、連接插件松動(dòng)不牢靠等，都會(huì)使電壓反饋線接觸不良、變頻器接地不良，發(fā)生變頻器過(guò)電壓現(xiàn)象。

2.變頻器過(guò)電壓集中在直流母線的支流電壓上

正常情況下，變頻器直流電為三相全波整流后的平均值。平均直流電壓計(jì)算公式為：Ud=1.35U線，式中：Ud表示平均直流電壓，U線表示線電壓。

我國(guó)的電源線電壓為380V，平均直流電壓為513V。個(gè)別單位夜間的電源線電壓可達(dá)450V，其峰值電壓為636V，沒(méi)有超過(guò)中間直流回路過(guò)電壓800V的限定值。但變頻器都有一個(gè)正常的工作電壓范圍，當(dāng)電壓超過(guò)這個(gè)范圍時(shí)，變頻器產(chǎn)生過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作。常見(jiàn)的過(guò)電壓有電源過(guò)電壓和負(fù)載側(cè)再生過(guò)電壓兩類。

（1）電源過(guò)電壓。電源輸入側(cè)的過(guò)電壓主要是指電源側(cè)的沖擊過(guò)電壓，如雷電引起的過(guò)電壓、補(bǔ)償電容在合閘或斷開(kāi)時(shí)形成的過(guò)電壓等，多發(fā)生在節(jié)假日，線路負(fù)載較小，電壓升高或降低而引起線路故障，此時(shí)最好斷開(kāi)電源，進(jìn)行檢查和處理。

（2）負(fù)載側(cè)再生過(guò)電壓。負(fù)載側(cè)再生過(guò)電壓發(fā)生在由于某種原因使電動(dòng)機(jī)處于再生發(fā)電狀態(tài)時(shí)，即電動(dòng)機(jī)處于實(shí)際轉(zhuǎn)速比變頻頻率決定的同步轉(zhuǎn)速高的狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，如果變頻器中沒(méi)有采取消耗這些能量的措施，這些能量將會(huì)導(dǎo)致中間直流回路的電容器的電壓上升，超出保護(hù)值，出現(xiàn)故障。

此外，多個(gè)電動(dòng)拖動(dòng)同一個(gè)負(fù)載時(shí)，特別是一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速大于另一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，以及變頻器負(fù)載突降、變頻器中間直流回路電容容量下降等，也是造成變頻器過(guò)電壓的主要原因。

三、變頻器過(guò)電壓故障對(duì)策

1.重視變頻器自身引起的過(guò)電壓

對(duì)使用時(shí)間較長(zhǎng)、使用環(huán)境較差的變頻器，應(yīng)做好以下工作：防塵、防滴、防潮工作，保持電氣柜內(nèi)上下通氣孔的暢通；檢查排氣扇是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)；在柜內(nèi)加裝除濕器或空調(diào)器進(jìn)行防潮；保證變頻器電路不受周圍環(huán)境腐蝕；對(duì)變頻器運(yùn)行時(shí)的溫度、濕度、振動(dòng)等進(jìn)行嚴(yán)格的檢查和維護(hù)，保證變頻器各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)均在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)，檢查變頻器、電動(dòng)機(jī)、變壓器等器件是否過(guò)熱、是否連接完好，并按電工操作規(guī)定或制度做好記錄。

2.嚴(yán)格規(guī)定合理的負(fù)載減速時(shí)間

工業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)嚴(yán)格規(guī)定合理的負(fù)載減速時(shí)間，使系統(tǒng)在限定的時(shí)間內(nèi)，既可處理多余能量，又可減速至規(guī)定頻率或停止運(yùn)行。例如工業(yè)生產(chǎn)中常見(jiàn)的布袋除塵，當(dāng)需要去除吸附在濾布上的濾餅時(shí)，通常通過(guò)使濾布的出料側(cè)壓力高于進(jìn)料側(cè)壓力，從而形成較高的壓差來(lái)實(shí)現(xiàn)，但進(jìn)料閥門的突然關(guān)閉會(huì)使進(jìn)料端變頻器突降，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入再生發(fā)電，引發(fā)過(guò)電壓。所以工藝設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)該階段的壓力提出要求。

3.避免變頻器負(fù)載突降

負(fù)載突降會(huì)使轉(zhuǎn)速瞬間提高，負(fù)載電動(dòng)機(jī)進(jìn)入再生發(fā)電，導(dǎo)致變頻器過(guò)電壓。

4.提高電壓穩(wěn)定性

在中間直流回路上增加電容增大回路的電容量，更換運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而容量下降的電容器，能夠?qū)μ岣唠妷悍€(wěn)定性起到非常重要的作用。

另外，在輸入側(cè)增加逆變電路以將多余的能量回饋給電網(wǎng)，適當(dāng)降低工頻電源電壓以及采用多臺(tái)變頻器共用直流母線等，都是解決變頻器過(guò)電壓的有效方法。

綜上所述，只有對(duì)變頻器過(guò)電壓故障原因進(jìn)行分析和研究，掌握變頻器特性參數(shù)，結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)，才能制定出相應(yīng)的對(duì)策，確保設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（作者單位：聊城市高級(jí)技工學(xué)校）