Як виправити перевищення напруги на DC-шині в інверторах

Аналіз аварійних ситуацій через перенапругу в схемі виявлення напруги інвертора

Інвертор є ключовим компонентом сучасних електричних приводних систем, забезпечуючи різні функції керування швидкістю двигуна та операційні вимоги. Під час нормальної роботи, для забезпечення безпеки та стабільності системи, інвертор постійно моніторить ключові параметри роботи — такі як напруга, струм, температура та частота — для гарантування правильного функціонування обладнання. Ця стаття надає короткий аналіз аварійних ситуацій, пов'язаних з перенапругою, у схемі виявлення напруги інвертора.

Перенапруга інвертора зазвичай означає перевищення напруги на DC-шині безпечного порогу, що створює загрозу внутрішнім компонентам та викликає захисне відключення. У нормальних умовах напруга на DC-шині є середнім значенням після трьохфазного повноволнового прямокутника та фільтрації. Для входу з напругою 380V AC теоретична напруга на DC-шині становить:
Ud = 380V × 1.414 ≈ 537V.

Під час аварійної ситуації через перенапругу основний конденсатор DC-шини заряджається та зберігає енергію, що призводить до збільшення напруги на шині. Коли напруга наближається до номінальної напруги конденсатора (приблизно 800V), інвертор активує захист від перенапруги та відключається. Невиконання цього може призвести до виробничих недоліків або постійних пошкоджень. Загалом, перенапруга інвертора може бути пов'язана з двома основними причинами: проблеми з живленням та відгук, пов'язаний з навантаженням.

1. Занадто висока входна AC-напруга

Якщо входна AC-напруга перевищує допустимий діапазон — через стрибки напруги в мережі, вади трансформатора, несправність кабелю або перенапругу від дизель-генераторів — може виникнути перенапруга. У таких випадках рекомендується відключити живлення, провести перевірку та виправити проблему, і лише після повернення входної напруги до норми переактивувати інвертор.

2. Регенеративна енергія від навантаження

Це типово для навантажень з високою інерцією, де синхронна швидкість двигуна перевищує фактичну вихідну швидкість інвертора. Двигун тоді працює в режимі генератора, подаючи електричну енергію назад у інвертор, що призводить до зростання напруги на DC-шині понад безпечні межі, що в свою чергу викликає аварійну ситуацію через перенапругу. Цю проблему можна вирішити наступними способами:

(1) Продовження часу сповільнення

Перенапруга в системах з високою інерцією часто виникає через занадто короткий час сповільнення. Під час швидкого сповільнення механічна інерція зберігає обертання двигуна, що призводить до того, що його синхронна швидкість перевищує вихідну частоту інвертора. Це переводить двигун в регенеративний режим. Продовжуючи час сповільнення, інвертор зменшує вихідну частоту більш поступово, забезпечуючи, що синхронна швидкість двигуна залишається нижче вихідної швидкості інвертора, таким чином запобігаючи регенерації.

(2) Активувати захист від перенапруги (Захист від перенапруги)

Оскільки перенапруга часто виникає через занадто швидке зменшення частоти, ця функція моніторить напругу на DC-шині. Якщо напруга зростає до передзавданого порогу, інвертор автоматично сповільнює швидкість зменшення частоти, підтримуючи вихідну швидкість вище синхронної швидкості двигуна, щоб запобігти регенерації.

(3) Використовувати динамічне гальмування (Гальмівний резистор)

Активуйте функцію динамічного гальмування, щоб розсіяти зайву регенеративну енергію через гальмівний резистор. Це запобігає зростанню напруги на DC-шині понад безпечні межі.

(4) Додаткові рішення

• Встановіть одиницю регенеративного відгуку, щоб повернути зайву енергію назад до мережі живлення.

• Використовуйте спільну конфігурацію DC-шини, з'єднуючи DC-шини двох або більше інверторів паралельно. Зайва енергія від регенеруючого інвертора може бути поглиннута іншими інверторами, що керують двигунами в режимі мотору, що допомагає стабілізувати напругу на DC-шині.