变频器过电压的原因及解决方法

变频器在调试和使用过程中经常会遇到各种问题，其中过压是最常见的。

  发生过压后，为了防止内部电路被损坏，逆变器的过压保护功能将启动，导致逆变器停止运行，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。 由于变频器和电机的应用场合不同，产生过电压的原因也不同，因此应根据具体情况采取相应的对策。

  过电压的产生和再生制动

  所谓变频器过电压是指由于各种原因导致变频器电压超过额定电压，集中在变频器直流母线的直流电压上。 正常运行时，逆变器的直流电压为三相全波整流后的平均值。 如果按照380V线电压计算，则平均直流电压Ud=1.35U线=513V。

  当发生过压时，直流母线上的储能电容将会充电。 当电压升至700V左右时，逆变器过压保护动作（取决于型号）。 产生过电压的主要原因有两个：电源过电压和再生过电压。 电源过电压是指由于电源电压过高而导致直流母线电压超过额定值。 目前，大多数变频器的输入电压都可以达到460V，因此由电源引起的过压现象极为罕见。

  本文讨论的主要问题是再生过电压。 产生再生过电压的主要原因有：大GD2（飞轮扭矩）负载减速时，变频器减速时间设置过短； 电机受外力（风机、牵伸机）或势能负载（电梯、起重机）的影响是分散的。 由于这些原因，电机的实际转速高于变频器的指令转速。 也就是说，电机转子转速超过同步转速。 此时电机的滑差率为负，转子绕组切割旋转磁场的方向与电机状态相反。产生的电磁扭矩就是阻碍旋转方向的制动扭矩。 所以电机实际上处于发电状态，负载的动能被“再生”为电能。

  再生能量通过逆变器部分的续流二极管对逆变器的直流储能电容充电，导致直流母线电压上升。 这就是再生过电压。 由于再生过电压过程中产生的扭矩与原始扭矩相反，是制动扭矩，因此再生过电压的过程也是再生制动的过程。 换句话说，再生能量被消除并且制动扭矩增加。 如果再生能量不大，这部分电能将被变频器和电机消耗，因为变频器和电机本身具有20%的再生制动能力。 如果该能量超过变频器和电机的消耗能力，直流电路的电容器就会过充电，变频器的过压保护功能就会启动，导致运行停止。 为了避免这种情况的发生，必须及时处理掉这部分能量，同时也必须加大制动力矩。 这就是再生制动的目的。

过电压预防措施

  由于过电压产生的原因不同，采取的对策也不同。 对于停车过程中产生的过电压现象，如果对停车时间或位置没有特殊要求，可以通过延长变频器减速时间或免费停车来解决。 所谓自由停车是指变频器断开主开关装置，让电机自由停车。

  如果对停车时间或停车位置有一定要求，可以使用直流制动（DC制动）功能。 直流制动功能是将电机减速到一定频率，然后将直流电流通入电机定子绕组，形成静磁场。 电机转子绕组切割这个磁场，产生制动扭矩，将负载的动能转化为电能，并以热量的形式消耗在电机转子电路中。 因此，这种制动也称为能耗制动。 直流制动的过程实际上包括再生制动和能耗制动两个过程。 这种制动方式的效率仅为再生制动的30-60%，且制动力矩小。 由于电机耗散能量会导致电机过热，因此制动时间不宜过长。 而且直流制动起始频率、制动时间、制动电压都是手动设定的，不能根据再生电压的高低自动调整。 因此，直流制动不能用于正常运行时产生的过电压，只能用于停车时的制动。

  对于减速时（从高速到低速不停车）负载GD2（飞轮扭矩）过大引起的过电压，可以采取适当延长减速时间的方法来解决。 事实上，这种方法也利用了再生制动的原理。 延长减速时间只是控制负载的再生电压向逆变器充电的速度，这样就可以合理利用逆变器本身20%的再生制动能力。 对于那些电机因外力作用（包括势能分散）而处于再生状态的负载，由于其正常运行在制动状态，再生能量过高，无法被变频器本身消耗掉，所以不可能 采用直流制动或延长减速时间的方法。

  与直流制动相比，再生制动具有更高的制动力矩，制动力矩的大小可以由变频器的制动单元根据负载所需的制动力矩（即再生能量的高低）来确定。自动控制。 因此，再生制动最适合在正常运行期间向负载提供制动扭矩。