Hvordan løse overspænding på DC-bus i invertere

Overspændingsfejl analyse i inverterens spændingsdetektion

Inverteren er den centrale komponent i moderne elektriske antriebssystemer, der gør det muligt at kontrollere motorhastighed og opfylde driftsbehov. Under normal drift overvåger inverteren løbende nøgleparametre som spænding, strøm, temperatur og frekvens for at sikre korrekt funktion af udstyret. Denne artikel giver en kort analyse af overspændingsrelaterede fejl i inverterens spændingsdetektionskredsløb.

Inverteroverspænding refererer typisk til, at DC-busspændingen overstiger en sikker tærskel, hvilket udgør en risiko for interne komponenter og aktiverer beskyttelsesafslutning. Under normale forhold er DC-busspændingen den gennemsnitlige værdi efter tre-fase fuld bølge rektificering og filtrering. For et 380V AC-input er den teoretiske DC-busspænding:
Ud = 380V × 1.414 ≈ 537V.

Under en overspændelse hændelse oplader den primære DC-buskondensator og lagrer energi, hvilket forårsager, at busspændingen stiger. Når spændingen nærmer sig kondensatorens nominelle spænding (omkring 800V), aktiverer inverteren overspændingsbeskyttelse og lukker ned. Hvis dette ikke sker, kan ydeevnen formindske eller permanent skade indtræffe. Generelt kan inverteroverspændelse tilskrives to hovedårsager: strømforsyningsproblemer og lastrelateret feedback.

1. For høj input AC-spænding

Hvis input AC-strømforsyningsspændingen overstiger den tilladte rækkevidde pga. netoverspændinger, transformatorfejl, defekte ledninger eller overspænding fra dieselgeneratoren, kan overspændelse indtræde. I sådanne tilfælde anbefales det at afbryde strømforsyningen, undersøge og rette problemet, og kun genstarte inverteren, når inputspændingen er vendt tilbage til normal.

2. Regenerativ energi fra lasten

Dette er almindeligt med høj-inertialaster, hvor motorens synkronhastighed overstiger den faktiske outputhastighed fra inverteren. Motoren fungerer da i generatormodus, sender elektrisk energi tilbage til inverteren og forårsager, at DC-busspændingen stiger over sikre grænser, hvilket resulterer i en overspændingsfejl. Dette problem kan løses ved følgende foranstaltninger:

(1) Udvid decelerationstiden

Overspændelse i høj-inertia systemer skyldes ofte for korte decelerationsindstillinger. Under hurtig deceleration beholdes motoren i bevægelse på grund af mekanisk inertie, hvilket får dens synkronhastighed til at overstige inverterens outputfrekvens. Dette driver motoren ind i regenerativ modus. Ved at udvide decelerationstiden reducerer inverteren sin outputfrekvens mere gradvist, hvilket sikrer, at motorens synkronhastighed forbliver under inverterens outputhastighed, og dermed forhindrer regenerering.

(2) Aktivér overspændingsstopforebyggelse (Overspændingsstopinhibering)

Da overspændelse ofte opstår på grund af for hurtig frekvensreduktion, overvåger denne funktion DC-busspændingen. Hvis spændingen stiger til en prædefineret tærskel, mindsker inverteren automatisk hastigheden af frekvensreduktion, ved at holde outputhastigheden over motorens synkronhastighed for at forhindre regenerering.

(3) Brug dynamisk bremse (Resistorbremse)

Aktivér dynamisk bremsefunktion for at dissipere overskydende regenerativ energi gennem en bremse-resistor. Dette forhindrer, at DC-busspændingen stiger over sikre niveauer.

(4) Yderligere løsninger

• Installér en regenerativ feedback enhed for at returnere overskydende energi til strømningsnettet.

• Brug en fælles DC-bus konfiguration, der forbinder DC-busserne af to eller flere invertere parallel. Overskydende energi fra en regenererende inverter kan derefter absorberes af andre invertere, der drev motorer i motor-modus, hvilket hjælper med at stabilisere DC-busspændingen.