Hoe DC-bus overspanning in omvormers oplossen

Analyse van overvoltagefouten in de spanningdetectie van de omvormer

De omvormer is het kerncomponent van moderne elektrische aandrijfsystemen, die verschillende motor-snelheidsregelfuncties en -vereisten mogelijk maakt. Tijdens normaal gebruik wordt voor systeemveiligheid en -stabiliteit continu toezicht gehouden op belangrijke werkingss parameters, zoals spanning, stroom, temperatuur en frequentie, om de juiste werking van de apparatuur te garanderen. Dit artikel geeft een korte analyse van overvoltage-gerelateerde fouten in de spanningdetectiecircuits van de omvormer.

Omvormerovervoltage verwijst doorgaans naar de DC-busspanning die een veilige drempel overschrijdt, waardoor interne componenten in gevaar komen en een beschermend afsluiten wordt geactiveerd. Onder normale omstandigheden is de DC-busspanning de gemiddelde waarde na driefase volgolfrectificatie en filtering. Voor een 380V AC-ingang is de theoretische DC-busspanning:
Ud = 380V × 1.414 ≈ 537V.

Tijdens een overvoltage-gebeurtenis laadt de hoofd-DC-buskondensator zich op en slaat energie op, waardoor de busspanning stijgt. Wanneer de spanning de nominale spanning van de konden sator (ongeveer 800V) nadert, activeert de omvormer overvoltagebescherming en sluit af. Als dit niet gebeurt, kan de prestatie verminderen of permanente schade optreden. Over het algemeen kan omvormerovervoltage worden toegeschreven aan twee hoofdoorzaken: voedingproblemen en lastgerelateerde terugkoppeling.

1. Te hoog ingangs AC-spanning

Als de ingangsspanning AC de toegestane grens te boven gaat door stroompieken, transformatorgebreken, defecte bedrading of overvoltage van dieselgeneratoren, kan overvoltage optreden. In dergelijke gevallen wordt aangeraden de voeding los te koppelen, het probleem te inspecteren en te verhelpen, en pas de omvormer opnieuw op te starten wanneer de ingangsspanning weer normaal is.

2. Regeneratieve energie van de last

Dit komt vaak voor bij lasten met hoge traagheid, waarbij de synchrone snelheid van de motor de werkelijke uitgangssnelheid van de omvormer overstijgt. De motor werkt dan in generatormodus, voedt elektrische energie terug in de omvormer en veroorzaakt dat de DC-busspanning veilige grenzen overschrijdt, wat leidt tot een overvoltage-fout. Dit probleem kan worden aangepakt door de volgende maatregelen:

(1) Verleng de vertragings tijd

Overvoltage in systemen met hoge traagheid komt vaak voor door te korte vertragingsinstellingen. Tijdens snelle vertraging blijft de mechanische traagheid de motor draaien, waardoor de synchrone snelheid de uitgangsfrequentie van de omvormer overtreft. Dit brengt de motor in regeneratieve modus. Door de vertragings tijd te verlengen, vermindert de omvormer zijn uitgangsfrequentie geleidelijker, zodat de synchrone snelheid van de motor onder de uitgangssnelheid van de omvormer blijft, waardoor regeneratie wordt voorkomen.

(2) Activeer overvoltage-stall-preventie (overvoltage stall inhibiti e)

Aangezien overvoltage vaak optreedt door te snelle frequentievermindering, monitort deze functie de DC-busspanning. Als de spanning stijgt tot een vooraf ingestelde drempel, vertraagt de omvormer automatisch de snelheid van de frequentievermindering, waardoor de uitgangssnelheid boven de synchrone snelheid van de motor blijft om regeneratie te voorkomen.

(3) Gebruik dynamische remming (resistorremming)

Activeer de functie dynamische remming om overtollige regeneratieve energie via een remresistor af te voeren. Hiermee wordt voorkomen dat de DC-busspanning veilige niveaus te boven gaat.

(4) Aanvullende oplossingen

• Installeer een regeneratieve feedbackunit om overtollige energie terug te voeren naar het elektriciteitsnet.

• Gebruik een gemeenschappelijke DC-busconfiguratie, waarbij de DC-bussen van twee of meer omvormers parallel worden verbonden. Overtollige energie van een regenererende omvormer kan dan worden opgenomen door andere omvormers die motoren in aandrijfmodus besturen, waardoor de DC-busspanning gestabiliseerd wordt.