Come Risolvere il Sovravoltaggio della Linea Continua nell'Inverter

Analisi dei guasti di sovravoltaggio nella rilevazione della tensione dell'inverter

L'inverter è il componente chiave dei moderni sistemi di trazione elettrica, abilitando varie funzioni di controllo della velocità del motore e soddisfando i requisiti operativi. Durante l'operazione normale, per garantire la sicurezza e la stabilità del sistema, l'inverter monitora continuamente i parametri operativi chiave, come tensione, corrente, temperatura e frequenza, per assicurare il corretto funzionamento dell'equipaggiamento. Questo articolo fornisce una breve analisi dei guasti legati al sovravoltaggio nel circuito di rilevazione della tensione dell'inverter.

Il sovravoltaggio dell'inverter si riferisce tipicamente alla tensione continua (DC) della barra di alimentazione che supera una soglia sicura, ponendo a rischio i componenti interni e attivando un arresto protettivo. In condizioni normali, la tensione continua della barra di alimentazione è il valore medio dopo la rettificazione trifase completa e il filtraggio. Per un ingresso AC di 380V, la tensione continua teorica della barra di alimentazione è:
Ud = 380V × 1.414 ≈ 537V.

Durante un evento di sovravoltaggio, il principale condensatore della barra di alimentazione DC si carica e accumula energia, causando un aumento della tensione della barra. Quando la tensione si avvicina alla tensione nominale del condensatore (circa 800V), l'inverter attiva la protezione contro il sovravoltaggio e si spegne. Non farlo può degradare le prestazioni o causare danni permanenti. In generale, il sovravoltaggio dell'inverter può essere attribuito a due cause principali: problemi di alimentazione e feedback legato al carico.

1. Tensione AC d'ingresso eccessivamente alta

Se la tensione d'ingresso AC supera il range consentito, a causa di impennate di tensione della rete, guasti del trasformatore, cavi difettosi o sovravoltaggio da generatori diesel, può verificarsi un sovravoltaggio. In tali casi, si consiglia di disconnettere l'alimentazione, ispezionare e correggere il problema, e riavviare l'inverter solo quando la tensione d'ingresso torna alla normalità.

2. Energia rigenerativa dal carico

Questo è comune con carichi ad alta inerzia, dove la velocità sincrona del motore supera la velocità effettiva di uscita dell'inverter. Il motore quindi opera in modalità generatore, alimentando energia elettrica all'inverter e causando un aumento della tensione della barra di alimentazione DC oltre i limiti sicuri, risultando in un guasto di sovravoltaggio. Questo problema può essere affrontato attraverso le seguenti misure:

(1) Estendere il tempo di decelerazione

Il sovravoltaggio nei sistemi ad alta inerzia spesso risulta da impostazioni di decelerazione troppo brevi. Durante la decelerazione rapida, l'inerzia meccanica mantiene il motore in rotazione, causando la superiore velocità sincrona rispetto alla frequenza di uscita dell'inverter. Ciò porta il motore in modalità regenerativa. Estendendo il tempo di decelerazione, l'inverter riduce gradualmente la sua frequenza di uscita, assicurando che la velocità sincrona del motore rimanga inferiore alla velocità di uscita dell'inverter, prevenendo così la rigenerazione.

(2) Abilitare la prevenzione dello stallo per sovravoltaggio (Inibizione dello stallo per sovravoltaggio)

Poiché il sovravoltaggio spesso si verifica a causa di una riduzione eccessivamente rapida della frequenza, questa funzione monitora la tensione della barra di alimentazione DC. Se la tensione aumenta fino a raggiungere una soglia prefissata, l'inverter rallenta automaticamente il tasso di diminuzione della frequenza, mantenendo la velocità di uscita sopra la velocità sincrona del motore per prevenire la rigenerazione.

(3) Utilizzare il freno dinamico (Freno resistivo)

Attivare la funzione di freno dinamico per dissipare l'eccesso di energia rigenerativa attraverso un resistore di freno. Questo impedisce che la tensione della barra di alimentazione DC superi i livelli sicuri.

(4) Soluzioni aggiuntive

• Installare un'unità di feedback rigenerativo per restituire l'eccesso di energia alla rete elettrica.

• Utilizzare una configurazione di barra di alimentazione DC comune, collegando le barre di alimentazione DC di due o più inverter in parallelo. L'eccesso di energia da un inverter in modalità rigenerativa può quindi essere assorbito da altri inverter che guidano motori in modalità motrice, aiutando a stabilizzare la tensione della barra di alimentazione DC.