Jak naprawić przepięcie DC Bus w odwracaczach

Analiza awarii nadmiernego napięcia w obwodzie wykrywania napięcia przekształtnika

Przekształtnik jest kluczowym elementem nowoczesnych systemów napędowych elektrycznych, umożliwiającym różne funkcje sterowania prędkością silnika i spełnianie wymagań operacyjnych. W normalnym trybie pracy, aby zapewnić bezpieczeństwo i stabilność systemu, przekształtnik ciągle monitoruje kluczowe parametry pracy — takie jak napięcie, prąd, temperatura i częstotliwość — gwarantując prawidłowe działanie sprzętu. Ten artykuł przedstawia krótką analizę awarii związanych z nadmiernym napięciem w obwodzie wykrywania napięcia przekształtnika.

Nadmiarowe napięcie w przekształtniku zwykle oznacza, że napięcie na szynie DC przekracza bezpieczny próg, co stanowi zagrożenie dla wewnętrznych komponentów i powoduje aktywację ochronnego wyłączenia. W normalnych warunkach napięcie na szynie DC to wartość średnia po trójfazowej prostowni pełnej fali i filtracji. Dla wejściowego napięcia AC 380V teoretyczne napięcie na szynie DC wynosi:
Ud = 380V × 1.414 ≈ 537V.

Podczas zdarzenia nadmiernego napięcia główny kondensator szyny DC ładuje się i przechowuje energię, co powoduje wzrost napięcia na szynie. Gdy napięcie zbliża się do napięcia znamionowego kondensatora (około 800V), przekształtnik aktywuje ochronę przed nadmiernym napięciem i wyłącza się. Niepodjęcie takich działań może prowadzić do degradacji wydajności lub trwałych uszkodzeń. Ogólnie rzecz biorąc, nadmiarowe napięcie w przekształtniku można przypisać do dwóch głównych przyczyn: problemów z zasilaniem i zwrotnej energii związanej z obciążeniem.

1. Zbyt wysokie wejściowe napięcie AC

Jeśli wejściowe napięcie AC przekracza dopuszczalny zakres — z powodu skoków napięcia w sieci, awarii transformatora, uszkodzonego kablowania lub nadmiernego napięcia z generatorów dieslowskich — może wystąpić nadmiarowe napięcie. W takich przypadkach zaleca się odłączenie zasilania, sprawdzenie i naprawienie problemu, a następnie ponowne uruchomienie przekształtnika, gdy napięcie wejściowe wróci do normy.

2. Energia zwrotna z obciążenia

To jest powszechne w przypadku obciążeń o dużej inercji, gdzie prędkość synchroniczna silnika przekracza rzeczywistą prędkość wyjściową przekształtnika. Silnik działa wtedy w trybie generatorym, zwracając energię elektryczną do przekształtnika, co powoduje wzrost napięcia na szynie DC poza bezpiecznymi granicami, co skutkuje awarią nadmiernego napięcia. Ten problem można rozwiązać poprzez następujące środki:

(1) Rozszerzenie czasu opadania

Nadmiarowe napięcie w systemach o dużej inercji często wynika z zbyt krótkich ustawień opadania. Podczas szybkiego opadania inercja mechaniczna utrzymuje obrót silnika, powodując, że jego prędkość synchroniczna przekracza częstotliwość wyjściową przekształtnika. To prowadzi do wprowadzenia silnika w tryb regeneracyjny. Przez rozszerzenie czasu opadania przekształtnik redukuje swoją częstotliwość wyjściową stopniowo, zapewniając, że prędkość synchroniczna silnika pozostaje poniżej prędkości wyjściowej przekształtnika, co zapobiega regeneracji.

(2) Włączenie zapobiegania zatrzymaniu przez nadmiarowe napięcie (Zapobieganie zatrzymaniu przez nadmiarowe napięcie)

Ponieważ nadmiarowe napięcie często występuje z powodu zbyt szybkiego zmniejszania częstotliwości, ta funkcja monitoruje napięcie na szynie DC. Jeśli napięcie wzrasta do ustawionego progu, przekształtnik automatycznie spowalnia tempo zmniejszania częstotliwości, utrzymując prędkość wyjściową powyżej prędkości synchronicznej silnika, aby zapobiec regeneracji.

(3) Używanie hamowania dynamicznego (Hamowanie rezystorowe)

Aktywuj funkcję hamowania dynamicznego, aby rozpraszająć nadmiarową energię regeneracyjną za pomocą rezystora hamującego. To zapobiega wzrostowi napięcia na szynie DC poza bezpiecznymi granicami.

(4) Dodatkowe rozwiązania

• Zainstaluj jednostkę zwrotnej energii, aby zwrócić nadmiarową energię do sieci zasilającej.

• Użyj konfiguracji wspólnej szyny DC, łącząc szyny DC dwóch lub więcej przekształtników równolegle. Nadmiarowa energia z regenerującego przekształtnika może być wchłaniana przez inne przekształtniki napędzające silniki w trybie motorycznym, co pomaga stabilizować napięcie na szynie DC.