Jak odstranit přepětí závěsného mostu v inverterech

Analýza přetížení napětí v detekci napětí inverteru

Inverter je základní komponentou moderních elektrických pohonů, umožňující různé funkce řízení otáček motoru a provozní požadavky. Během normálního provozu se inverter neustále monitoruje klíčové provozní parametry – jako jsou napětí, proud, teplota a frekvence – aby zajistil správné fungování zařízení. Tento článek poskytuje stručnou analýzu poruch souvisejících s přetížením napětí v obvodové části detekce napětí inverteru.

Přetížení napětí v inverteru obvykle znamená, že DC sběrnice překročila bezpečnou hranici, což představuje riziko pro vnitřní komponenty a vyvolá ochranné vypnutí. Za normálních podmínek je napětí na DC sběrnici průměrnou hodnotou po třífázové plné vlně a filtraci. Pro vstupní napětí 380V AC je teoretické napětí na DC sběrnici:
Ud = 380V × 1.414 ≈ 537V.

Během přetížení napětí hlavní kondenzátor DC sběrnice nabírá a ukládá energii, což způsobuje nárůst napětí na sběrnici. Když se napětí blíží k povolenému napětí kondenzátoru (asi 800V), aktivuje inverter ochranu proti přetížení a vypne se. Pokud to neučiní, může dojít k degradaci výkonu nebo trvalému poškození. Obecně lze přetížení napětí v inverteru připsat dvěma hlavním příčinám: problémům s napájecí sítí a zpětné vazbě související s nákladem.

1. Příliš vysoké vstupní AC napětí

Pokud vstupní AC napájecí napětí překročí povolený rozsah – kvůli náhlému nárůstu napětí v síti, vaděm transformátoru, vadným kabelům nebo přetížení od dieselového generátoru – může dojít k přetížení napětí. V takových případech se doporučuje odpojit napájecí síť, prozkoumat a opravit problém a restartovat inverter až po návratu vstupního napětí do normy.

2. Regenerativní energie z nákladu

Toto je běžné u nákladů s vysokou inertí, kde synchronní rychlost motoru překračuje skutečnou výstupní rychlost inverteru. Motor pak funguje v režimu generátoru, přičemž elektrickou energii vrací do inverteru, což způsobuje, že napětí na DC sběrnici stoupne nad bezpečnou hranici, což vede k poruše přetížení napětí. Tento problém lze vyřešit následujícími opatřeními:

(1) Zvýšení doby zpomalení

Přetížení napětí v systémech s vysokou inertí často vzniká kvůli příliš krátkým nastavením zpomalení. Během rychlého zpomalení mechanická inertia drží motor v pohybu, což způsobuje, že jeho synchronní rychlost překračuje výstupní frekvenci inverteru. To pohání motor do regenerativního režimu. Rozšířením doby zpomalení snižuje inverter svou výstupní frekvenci postupně, což zajišťuje, že synchronní rychlost motoru zůstane nižší než výstupní rychlost inverteru, což zabrání regeneraci.

(2) Zapnutí funkce prevence přetížení napětí (inhibice přetížení napětí)

Jelikož přetížení napětí často vzniká kvůli příliš rychlému snížení frekvence, tato funkce sleduje napětí na DC sběrnici. Pokud napětí stoupne na přednastavenou hranici, inverter automaticky zpomalí tempora snížení frekvence, udržuje výstupní rychlost nad synchronní rychlostí motoru, aby zabránil regeneraci.

(3) Použití dynamické brzdy (rezistorová brzda)

Aktivací funkce dynamické brzdy se nadbytečná regenerativní energie disipuje prostřednictvím brzdného rezistoru. Tím se zabrání, aby napětí na DC sběrnici stoupl nad bezpečnou hranici.

(4) Další řešení

• Instalace jednotky regenerativní zpětné vazby, která navrátí nadbytečnou energii zpět do elektrické sítě.

• Použití konfigurace společné DC sběrnice, spojení DC sběrnic dvou nebo více inverterů paralelně. Nadbytečná energie z regenerujícího inverteru může být pak absorbována jinými invertery, které pohánějí motory v motorovém režimu, což pomáhá stabilizovat napětí na DC sběrnici.