Com fer front a la sobretensió de la barra DC en inversors

Anàlisi de l'error de sobretensió en la detecció de tensió de l'inversor

L'inversor és el component central dels sistemes moderns de propulsió elèctrica, permetent diverses funcions de control de velocitat del motor i requisits operatius. Durant l'operació normal, per assegurar la seguretat i estabilitat del sistema, l'inversor monitoritza continuament els paràmetres d'operació clau—com ara la tensió, la corrent, la temperatura i la freqüència—per garantir el funcionament adequat de l'equipament. Aquest article proporciona una breu anàlisi de les falles relacionades amb la sobretensió en la circuitària de detecció de tensió de l'inversor.

La sobretensió de l'inversor es refereix típicament a la tensió de la línia DC que supera un llindar segur, posant en risc els components interns i activant un apagat protector. En condicions normals, la tensió de la línia DC és el valor mitjà després de la rectificació completa de tres fases i filtratge. Per a una entrada AC de 380V, la tensió teòrica de la línia DC és:
Ud = 380V × 1.414 ≈ 537V.

Durant un esdeveniment de sobretensió, el capacitor principal de la línia DC s'encarrega i emmagatzema energia, fent que la tensió de la línia augmenti. Quan la tensió s'acosta a la tensió nominal del capacitor (al voltant de 800V), l'inversor activa la protecció de sobretensió i s'apaga. No fer-ho pot degradar el rendiment o causar danys permanents. Generalment, la sobretensió de l'inversor es pot atribuir a dues causes principals: problemes de subministrament d'energia i retroalimentació relacionada amb la càrrega.

1. Tensió AC d'entrada excessivament alta

Si la tensió d'entrada AC supera el rang permès—a causa de picades de tensió de la xarxa, falles del transformador, cabling defectuós o sobretensió de generadors diesel—pot ocórrer sobretensió. En aquests casos, es recomana desconectar el subministrament d'energia, inspeccionar i corregir el problema, i només reiniciar l'inversor quan la tensió d'entrada torni a ser normal.

2. Energia regenerativa de la càrrega

Això és comú amb càrregues d'alta inèrcia, on la velocitat síncrona del motor supera la velocitat real de sortida de l'inversor. El motor llavors opera en mode generador, alimentant energia elèctrica de volta a l'inversor i fent que la tensió de la línia DC augmenti més enllà dels límits segurs, resultant en una falla de sobretensió. Aquesta qüestió es pot abordar mitjançant les següents mesures:

(1) Estendre el temps de desacceleració

La sobretensió en sistemes d'alta inèrcia sovint resulta de configuracions de desacceleració massa curtes. Durante la desacceleració ràpida, l'inèrcia mecànica manté el motor girant, fent que la seva velocitat síncrona superi la freqüència de sortida de l'inversor. Això porta el motor al mode regeneratiu. Estenent el temps de desacceleració, l'inversor redueix la seva freqüència de sortida més gradualment, assegurant que la velocitat síncrona del motor romangui per sota de la velocitat de sortida de l'inversor, així evitant la regeneració.

(2) Activar la prevenció de bloqueig per sobretensió (Inhibició de bloqueig per sobretensió)

Com que la sobretensió sovint es produeix a causa d'una reducció de freqüència excessivament ràpida, aquesta funció monitoritza la tensió de la línia DC. Si la tensió augmenta fins a un llindar preestablert, l'inversor disminueix automàticament la velocitat de reducció de freqüència, mantenint la velocitat de sortida per sobre de la velocitat síncrona del motor per evitar la regeneració.

(3) Utilitzar frenat dinàmic (frenat amb resistor)

Activeu la funció de frenat dinàmic per dissipar l'excés d'energia regenerativa a través d'un resistor de frenat. Això evita que la tensió de la línia DC augmenti més enllà dels nivells segurs.

(4) Solucions addicionals

• Instal·lar una unitat de retroalimentació regenerativa per retornar l'excés d'energia a la xarxa elèctrica.

• Utilitzar una configuració de línia DC comuna, connectant les línies DC de dos o més inversors en paral·lel. L'excés d'energia d'un inversor regeneratiu pot ser absorbida per altres inversors que conduïxen motors en mode motriu, ajudant a estabilitzar la tensió de la línia DC.