Comment corriger la surtension du bus continu dans les onduleurs

Analyse des pannes de surtension dans la détection de tension de l'onduleur

L'onduleur est le composant central des systèmes de propulsion électrique modernes, permettant diverses fonctions de contrôle de vitesse du moteur et répondant aux exigences opérationnelles. Pendant le fonctionnement normal, pour garantir la sécurité et la stabilité du système, l'onduleur surveille en continu les paramètres d'exploitation clés tels que la tension, le courant, la température et la fréquence, afin de s'assurer du bon fonctionnement de l'équipement. Cet article fournit une brève analyse des pannes liées à la surtension dans le circuit de détection de tension de l'onduleur.

La surtension de l'onduleur se réfère généralement à la tension de la ligne continue (DC) dépassant un seuil de sécurité, posant un risque pour les composants internes et déclenchant une coupure de protection. Dans des conditions normales, la tension de la ligne DC est la valeur moyenne après la redressement triphasé complet et le filtrage. Pour une entrée AC de 380V, la tension théorique de la ligne DC est :
Ud = 380V × 1.414 ≈ 537V.

Pendant un événement de surtension, le condensateur principal de la ligne DC se charge et stocke de l'énergie, ce qui fait monter la tension de la ligne. Lorsque la tension approche la tension nominale du condensateur (environ 800V), l'onduleur active la protection contre la surtension et s'arrête. Ne pas le faire peut entraîner une dégradation des performances ou des dommages permanents. Généralement, la surtension de l'onduleur peut être attribuée à deux causes principales : des problèmes d'alimentation et des retours de charge.

1. Tension AC d'entrée excessivement élevée

Si la tension d'entrée AC dépasse la plage autorisée, en raison de surtensions du réseau, de défauts de transformateur, de câblage défectueux ou de surtension provenant de groupes électrogènes diesel, une surtension peut se produire. Dans de tels cas, il est recommandé de déconnecter l'alimentation, d'inspecter et de corriger le problème, et de ne redémarrer l'onduleur qu'une fois la tension d'entrée revenue à la normale.

2. Énergie régénérative provenant de la charge

Cela est courant avec des charges à haute inertie, où la vitesse synchrone du moteur dépasse la vitesse de sortie réelle de l'onduleur. Le moteur fonctionne alors en mode générateur, alimentant l'énergie électrique de retour dans l'onduleur, faisant monter la tension de la ligne DC au-delà des limites de sécurité, provoquant ainsi une panne de surtension. Ce problème peut être résolu par les mesures suivantes :

(1) Prolonger le temps de décélération

La surtension dans les systèmes à haute inertie résulte souvent de paramètres de décélération trop courts. Lors d'une décélération rapide, l'inertie mécanique maintient le moteur en rotation, faisant dépasser sa vitesse synchrone à la fréquence de sortie de l'onduleur. Cela entraîne le moteur en mode régénératif. En prolongeant le temps de décélération, l'onduleur réduit sa fréquence de sortie plus progressivement, assurant que la vitesse synchrone du moteur reste inférieure à la vitesse de sortie de l'onduleur, empêchant ainsi la régénération.

(2) Activer la prévention de la stagnation due à la surtension (inhibition de la stagnation de surtension)

Comme la surtension survient souvent en raison d'une réduction de fréquence excessive, cette fonction surveille la tension de la ligne DC. Si la tension monte à un seuil prédéfini, l'onduleur ralentit automatiquement le taux de diminution de fréquence, maintenant la vitesse de sortie au-dessus de la vitesse synchrone du moteur pour prévenir la régénération.

(3) Utiliser le freinage dynamique (freinage par résistance)

Activez la fonction de freinage dynamique pour dissiper l'énergie excédentaire régénérative via une résistance de freinage. Cela empêche la tension de la ligne DC de monter au-delà des niveaux de sécurité.

(4) Solutions supplémentaires

• Installez une unité de retour d'énergie régénérative pour renvoyer l'énergie excédentaire au réseau électrique.

• Utilisez une configuration de ligne DC commune, en connectant les lignes DC de deux ou plusieurs onduleurs en parallèle. L'énergie excédentaire d'un onduleur en régénération peut alors être absorbée par d'autres onduleurs alimentant des moteurs en mode moteur, aidant à stabiliser la tension de la ligne DC.