Как исправить перенапряжение постоянной шины в инверторах

Анализ перенапряжения в цепи обнаружения напряжения инвертора

Инвертор является ключевым компонентом современных электроприводных систем, обеспечивающим различные функции управления скоростью двигателя и операционные требования. В процессе нормальной работы, чтобы обеспечить безопасность и стабильность системы, инвертор непрерывно мониторит ключевые параметры работы, такие как напряжение, ток, температура и частота, гарантируя правильную работу оборудования. В этой статье представлен краткий анализ сбоев, связанных с перенапряжением, в цепи обнаружения напряжения инвертора.

Перенапряжение инвертора обычно означает превышение постоянным напряжением на шине DC (постоянного тока) безопасного порога, что представляет опасность для внутренних компонентов и вызывает защитное отключение. В нормальных условиях напряжение на шине DC является средним значением после трехфазного выпрямления и фильтрации. Для входного напряжения 380В переменного тока теоретическое напряжение на шине DC составляет:
Ud = 380В × 1,414 ≈ 537В.

Во время перенапряжения основной конденсатор на шине DC заряжается и накапливает энергию, что приводит к повышению напряжения на шине. Когда напряжение приближается к номинальному напряжению конденсатора (около 800В), инвертор активирует защиту от перенапряжения и отключается. Если этого не сделать, может произойти ухудшение производительности или возникновение постоянных повреждений. Обычно перенапряжение инвертора можно объяснить двумя основными причинами: проблемами с питанием и обратной связью от нагрузки.

1. Слишком высокое входное напряжение переменного тока

Если входное напряжение переменного тока превышает допустимый диапазон из-за скачков напряжения в сети, неисправностей трансформатора, повреждений кабелей или перенапряжения от дизель-генераторов, может произойти перенапряжение. В таких случаях рекомендуется отключить питание, проверить и устранить проблему, а затем только запускать инвертор, когда входное напряжение вернется к норме.

2. Регенеративная энергия от нагрузки

Это часто встречается при работе с нагрузками с высоким моментом инерции, когда синхронная скорость двигателя превышает фактическую выходную скорость инвертора. Двигатель работает в режиме генератора, подавая электроэнергию обратно в инвертор, что приводит к повышению напряжения на шине DC выше безопасных пределов, вызывая сбой по перенапряжению. Эту проблему можно решить следующими мерами:

(1) Увеличение времени замедления

Перенапряжение в системах с высоким моментом инерции часто происходит из-за слишком короткого времени замедления. Во время быстрого замедления механическая инерция продолжает вращать двигатель, что приводит к тому, что его синхронная скорость превышает выходную частоту инвертора. Это заставляет двигатель работать в регенеративном режиме. Увеличивая время замедления, инвертор более плавно снижает свою выходную частоту, обеспечивая, чтобы синхронная скорость двигателя оставалась ниже выходной скорости инвертора, что предотвращает регенерацию.

(2) Включение защиты от перенапряжения (препятствование перенапряжению)

Поскольку перенапряжение часто происходит из-за слишком быстрого снижения частоты, эта функция контролирует напряжение на шине DC. Если напряжение достигает заданного порога, инвертор автоматически замедляет скорость снижения частоты, поддерживая выходную скорость выше синхронной скорости двигателя, чтобы предотвратить регенерацию.

(3) Использование динамического торможения (торможение резистором)

Активируйте функцию динамического торможения, чтобы рассеять избыточную регенеративную энергию через тормозной резистор. Это предотвращает повышение напряжения на шине DC выше безопасных уровней.

(4) Дополнительные решения

• Установите блок обратной связи для возврата избыточной энергии обратно в сеть питания.

• Используйте общую конфигурацию шины DC, соединив шины DC двух или более инверторов параллельно. Избыточная энергия от одного инвертора, работающего в режиме генерации, может быть поглощена другими инверторами, которые приводят двигатели в режиме мотора, помогая стабилизировать напряжение на шине DC.