Wie man eine Überspannung an der Gleichstrom-Zwischenkreislinie in Wechselrichtern behebt

Überstromfehleranalyse in der Spannungserfassung des Wechselrichters

Der Wechselrichter ist das Kernkomponente moderner elektrischer Antriebssysteme und ermöglicht verschiedene Motorgeschwindigkeitssteuerfunktionen und Betriebsanforderungen. Während des normalen Betriebs überwacht der Wechselrichter ständig wichtige Betriebsparameter wie Spannung, Strom, Temperatur und Frequenz, um die ordnungsgemäße Funktion der Ausrüstung zu gewährleisten. Dieser Artikel bietet eine kurze Analyse von Überstromfehlern im Spannungserfassungsschaltkreis des Wechselrichters.

Überstrom im Wechselrichter bezieht sich in der Regel auf eine Überschreitung des DC-Bus-Spannungspegels über einen sicheren Schwellwert, was ein Risiko für interne Komponenten darstellt und einen schützenden Herunterfahren auslöst. Unter normalen Bedingungen ist die DC-Bus-Spannung der durchschnittliche Wert nach Dreiphasen-Gleichrichtung und -Filterung. Bei einer 380V-AC-Eingangsspannung beträgt die theoretische DC-Bus-Spannung:
Ud = 380V × 1.414 ≈ 537V.

Während eines Überstromereignisses lädt der Haupt-DC-Bus-Kondensator Energie auf und speichert sie, wodurch die Busspannung ansteigt. Wenn die Spannung den Nennspannungswert des Kondensators (ca. 800V) erreicht, aktiviert der Wechselrichter den Überstromschutz und fährt herunter. Wird dies nicht getan, kann es zu Leistungsverlust oder dauerhaften Schäden kommen. Im Allgemeinen können Überstromereignisse im Wechselrichter auf zwei Hauptursachen zurückgeführt werden: Netzprobleme und lastbezogene Rückkopplung.

1. Zu hohe Eingangsspannung AC

Wenn die Eingangsspannung AC den zulässigen Bereich überschreitet – aufgrund von Netzsprünge, Transformatorfehlern, defekten Kabeln oder Überstrom von Dieselgeneratoren – kann es zu Überstrom kommen. In solchen Fällen wird empfohlen, die Stromversorgung abzuschalten, das Problem zu überprüfen und zu beheben, und den Wechselrichter erst dann wieder in Betrieb zu nehmen, wenn die Eingangsspannung wieder normal ist.

2. Regenerativer Strom aus der Last

Dies tritt häufig bei Lasten mit hoher Trägheit auf, bei denen die Synchrongeschwindigkeit des Motors die tatsächliche Ausgangsgeschwindigkeit des Wechselrichters übersteigt. Der Motor arbeitet dann im Generatormodus, speist elektrische Energie zurück in den Wechselrichter und führt zu einem Anstieg der DC-Bus-Spannung über den sicheren Grenzwert, was zu einem Überstromfehler führt. Diese Problematik kann durch folgende Maßnahmen angegangen werden:

(1) Verlängerung der Abbremszeit

Überstrom bei Systemen mit hoher Trägheit resultiert oft aus zu kurzen Abbremszeiten. Bei schneller Abbremsung behält die mechanische Trägheit den Motor in Bewegung, sodass seine Synchrongeschwindigkeit die Ausgangsfrequenz des Wechselrichters übersteigt. Dies treibt den Motor in den regenerativen Modus. Durch die Verlängerung der Abbremszeit reduziert der Wechselrichter seine Ausgangsfrequenz langsamer, um sicherzustellen, dass die Synchrongeschwindigkeit des Motors unter der Ausgangsgeschwindigkeit des Wechselrichters bleibt und so die Regeneration verhindert wird.

(2) Aktivierung des Überstromstoppverhinderungsmechanismus (Überstromstoppinhibition)

Da Überstrom oft auf zu schnelle Frequenzreduktion zurückzuführen ist, überwacht diese Funktion die DC-Bus-Spannung. Steigt die Spannung auf einen voreingestellten Schwellwert, verlangsamt der Wechselrichter automatisch die Frequenzreduktionsrate, um die Ausgangsgeschwindigkeit über die Synchrongeschwindigkeit des Motors zu halten und so die Regeneration zu verhindern.

(3) Verwendung dynamischer Bremsung (Widerstandsbremsung)

Aktivieren Sie die dynamische Bremsfunktion, um überschüssige regenerative Energie über einen Bremswiderstand abzuführen. Dies verhindert, dass die DC-Bus-Spannung über sichere Grenzwerte steigt.

(4) Zusätzliche Lösungen

• Installieren Sie eine regenerative Rückführungsanlage, um überschüssige Energie ins Stromnetz zurückzuspeisen.

• Verwenden Sie eine gemeinsame DC-Bus-Konfiguration, indem Sie die DC-Busse von zwei oder mehr Wechselrichtern parallel schalten. Überschüssige Energie eines regenerierenden Wechselrichters kann dann von anderen Wechselrichtern absorbiert werden, die Motoren im Motormodus antreiben, was dazu beiträgt, die DC-Bus-Spannung zu stabilisieren.