VFD 장치에서 과전압 고장의 원인은 무엇인가요? 이를 다시 발생하지 않게 하려면 어떻게 해야 하나요

I. 주파수 변환기의 과전압 고장 원인

전원 입력부의 과전압

전력망 변동

전력망 전압 자체가 변동할 수 있습니다. 예를 들어, 전력망의 저부하 기간 동안 부하가 줄어들면서 전력망 전압이 증가할 수 있습니다. 주파수 변환기의 입력 전압 허용 범위가 제한적일 경우, 전력망 전압이 이 범위를 초과하면 주파수 변환기에 과전압 고장이 발생합니다. 일반적으로 전력망 전압은 정격 전압의 ±10% - 15% 범위 내에서 변동할 수 있습니다. 만약 주파수 변환기의 전압 견딜 수 있는 범위가 좁다면, 과전압 고장을 쉽게 유발할 수 있습니다.

번개 충격

번개가 날 때, 가까운 전력선에 번개가 칠 수 있습니다. 이러한 번개로 인해 발생하는 서지 전압은 선을 따라 전파됩니다. 이 서지 전압이 주파수 변환기의 전원 입력 포트로 들어오면, 주파수 변환기의 입력 전압이 순간적으로 급격히 증가하여 정상적인 작동 전압을 크게 초과하게 되어 과전압 고장을 유발합니다.

재생 에너지 피드백

모터의 급속 감속 또는 제동

모터가 급속 감속하거나 제동할 때, 모터는 재생 전기를 생성합니다. 예를 들어, 엘리베이터나 크레인과 같이 자주 시작과 중지를 요구하는 장비에서는, 모터의 급속 하강이나 정지 과정에서 관성 때문에 모터 속도가 주파수 변환기의 출력 주파수에 해당하는 동기 속도보다 높아집니다. 이때, 모터는 발전 상태로 바뀝니다. 만약 생성된 재생 전기가 주파수 변환기에 의해 적시에 흡수되거나 소비되지 않으면, 주파수 변환기의 DC 버스 전압이 상승하여 과전압 고장을 유발합니다.

부하의 잠재적 부하 특성

크레인에서 무거운 물체의 하강이나 엘리베이터 차량의 하강과 같은 잠재 에너지를 가진 일부 부하의 경우, 하강 과정에서 부하의 중력 잠재 에너지는 전기 에너지로 변환되어 주파수 변환기에 피드백됩니다. 주파수 변환기에 적절한 제동 장치와 제동 저항이 없으면, 이러한 재생 에너지를 처리할 수 없어 DC 버스 전압이 너무 높아져 과전압 고장을 유발합니다.

주파수 변환기의 내부 고장

전압 검출 회로 고장

주파수 변환기 내부의 전압 검출 회로는 입력 및 DC 버스 전압을 모니터링하는 데 사용됩니다. 이 회로에 고장이 생기면, 예를 들어 검출 요소의 손상이나 배선 연결 불량으로 인해 검출된 전압 값에 오류가 발생할 수 있습니다. 이 잘못된 전압 신호는 실제로 전압이 정상 범위 내에 있을 때에도 주파수 변환기가 전압이 너무 높다고 오인하여 과전압 고장 경보를 트리거할 수 있습니다.

제동 장치 고장

제동 장치는 모터의 재생 에너지를 처리하는 중요한 구성 요소입니다. IGBT(절연 게이트 양극성 트랜지스터)의 손상이나 제동 저항의 단락 등으로 인해 제동 장치에 고장이 생기면, 모터가 재생 에너지를 생성할 때 제동 장치가 정상적으로 작동하지 못하고 재생 에너지를 효과적으로 소비하지 못하여 DC 버스 전압이 상승하여 과전압 고장을 유발합니다.

II. 주파수 변환기의 과전압 고장 재발 방지 대책

입력 리액터와 서지 보호기 설치

입력 리액터

입력 리액터를 설치하면 전력망 전압 변동과 전력망 내의 고조파를 효과적으로 억제할 수 있습니다. 입력 전류를 매끄럽게 하고, 전력망 전압의 갑작스러운 변화가 주파수 변환기에 미치는 영향을 줄일 수 있습니다. 예를 들어, 전력망 품질이 좋지 않은 일부 산업 환경에서는 적절한 입력 리액터를 설치하여 전력망 전압 변동 범위를 줄이고 주파수 변환기의 과전압 고장 발생률을 줄일 수 있습니다.

서지 보호기

서지 보호기는 번개 침입이나 기타 서지 전압이 발생할 때 지상으로 과도한 전압을 우회하여 주파수 변환기가 서지 전압으로 인한 손상을 입지 않도록 보호합니다. 번개 침입이 잦거나 전력망 안정성이 높게 요구되는 장소에서는 서지 보호기 설치가 매우 필요합니다. 서지 보호기는 즉시 서지 전압을 안전 범위로 제한하여 번개 침입이나 기타 이유로 인한 주파수 변환기의 과전압 고장을 방지할 수 있습니다.

제동 장치와 제동 저항의 적절한 구성

제동 장치

모터의 용량, 부하 특성 및 주파수 변환기의 용량에 따라 제동 장치를 적절히 선택하고 구성해야 합니다. 자주 제동하거나 잠재 부하가 있는 장비의 경우, 제동 장치가 모터에서 생성되는 재생 에너지를 적시에 처리할 수 있도록 충분한 제동 능력을 갖추어야 합니다. 예를 들어, 크레인 제어 시스템에서는 크레인의 하중과 하강 속도에 따라 적절한 제동 장치를 선택하여 중물 하강 중에 재생 에너지를 효과적으로 소비하도록 해야 합니다.

제동 저항

제동 저항의 저항값과 전력은 제동 장치와 모터와 일치해야 합니다. 적절한 제동 저항은 모터의 재생 에너지를 열 에너지로 변환하여 방출하여 재생 에너지가 주파수 변환기 내부에 축적되어 DC 버스 전압이 상승하는 것을 방지합니다. 제동 저항을 구성할 때, 모터의 재생 에너지 크기와 제동 장치의 제어 파라미터 등을 고려하여 제동 저항이 재생 에너지를 효과적으로 소비하고 과전압 고장을 방지할 수 있도록 해야 합니다.

주기적인 유지 관리 및 점검

내부 회로 점검

주파수 변환기의 내부 회로를 정기적으로 점검해야 합니다. 이에는 전압 검출 회로 및 제동 장치와 같은 주요 구성 요소가 포함됩니다. 검출 요소가 정상인지, 배선 연결이 견고한지 확인해야 합니다. 예를 들어, 전문적인 검사 도구를 사용하여 전압 검출 회로의 전압 센서가 정확한지 확인할 수 있습니다. 손상되었다면 즉시 교체하여 전압 검출의 정확성을 보장하고, 검출 오류로 인한 과전압 고장을 방지해야 합니다.

파라미터 설정 점검

주파수 변환기의 파라미터 설정이 적절한지 점검해야 합니다. 예를 들어, 과전압 보호 임계값은 주파수 변환기의 실제 전압 견딜 수 있는 능력과 적용 시나리오에 따라 조정해야 합니다. 과전압 보호 임계값이 너무 낮게 설정되면 주파수 변환기가 자주 거짓 경보를 발생시킬 수 있으며, 너무 높게 설정되면 실제 과전압 위험으로부터 주파수 변환기를 적시에 보호하지 못할 수 있습니다. 또한, 제동 제어 및 전압 조절과 관련된 파라미터도 확인하여 그 정확성을 보장해야 합니다.