Cách khắc phục điện áp quá cao trên DC Bus trong bộ biến tần

Phân tích lỗi quá áp trong việc phát hiện điện áp của bộ nghịch đảo

Bộ nghịch đảo là thành phần cốt lõi của các hệ thống truyền động điện hiện đại, cho phép thực hiện nhiều chức năng điều khiển tốc độ động cơ và yêu cầu vận hành. Trong quá trình hoạt động bình thường, để đảm bảo an toàn và ổn định của hệ thống, bộ nghịch đảo liên tục giám sát các tham số hoạt động chính—như điện áp, dòng điện, nhiệt độ và tần số—để đảm bảo thiết bị hoạt động đúng cách. Bài viết này cung cấp một phân tích ngắn gọn về các lỗi liên quan đến quá áp trong mạch phát hiện điện áp của bộ nghịch đảo.

Quá áp ở bộ nghịch đảo thường đề cập đến điện áp bus DC vượt quá ngưỡng an toàn, gây rủi ro cho các thành phần bên trong và kích hoạt sự dừng bảo vệ. Trong điều kiện bình thường, điện áp bus DC là giá trị trung bình sau khi chỉnh lưu ba pha toàn sóng và lọc. Đối với nguồn vào AC 380V, điện áp bus DC lý thuyết là:
Ud = 380V × 1.414 ≈ 537V.

Trong trường hợp xảy ra quá áp, tụ điện bus DC chính sạc và lưu trữ năng lượng, khiến điện áp bus tăng lên. Khi điện áp tiếp cận với điện áp định mức của tụ (khoảng 800V), bộ nghịch đảo kích hoạt bảo vệ quá áp và dừng hoạt động. Nếu không làm như vậy, có thể làm giảm hiệu suất hoặc gây hư hỏng vĩnh viễn. Nói chung, quá áp ở bộ nghịch đảo có thể được quy cho hai nguyên nhân chính: vấn đề nguồn điện và phản hồi từ tải.

1. Điện áp AC đầu vào quá cao

Nếu điện áp nguồn AC đầu vào vượt quá phạm vi cho phép—do tăng đột biến điện áp lưới, lỗi biến áp, dây cáp hỏng hoặc quá áp từ máy phát diesel—có thể xảy ra quá áp. Trong những trường hợp này, khuyến nghị ngắt nguồn điện, kiểm tra và khắc phục sự cố, và chỉ khởi động lại bộ nghịch đảo khi điện áp đầu vào trở lại bình thường.

2. Năng lượng tái tạo từ tải

Điều này phổ biến với tải có quán tính lớn, nơi tốc độ đồng bộ của động cơ vượt quá tốc độ đầu ra thực tế của bộ nghịch đảo. Động cơ sau đó hoạt động ở chế độ máy phát, cung cấp năng lượng điện ngược trở lại bộ nghịch đảo và khiến điện áp bus DC tăng vượt quá giới hạn an toàn, dẫn đến lỗi quá áp. Vấn đề này có thể được giải quyết thông qua các biện pháp sau:

(1) Mở rộng thời gian giảm tốc

Quá áp trong các hệ thống có quán tính lớn thường do thời gian giảm tốc được đặt quá ngắn. Trong quá trình giảm tốc nhanh, quán tính cơ học giữ cho động cơ tiếp tục quay, khiến tốc độ đồng bộ của nó vượt quá tần số đầu ra của bộ nghịch đảo. Điều này đưa động cơ vào chế độ tái tạo. Bằng cách mở rộng thời gian giảm tốc, bộ nghịch đảo giảm tần số đầu ra từ từ hơn, đảm bảo tốc độ đồng bộ của động cơ vẫn thấp hơn tốc độ đầu ra của bộ nghịch đảo, do đó ngăn chặn tái tạo.

(2) Kích hoạt chức năng ngăn chặn quá áp (Overvoltage Stall Inhibition)

Vì quá áp thường xảy ra do giảm tần số quá nhanh, chức năng này giám sát điện áp bus DC. Nếu điện áp tăng lên đến ngưỡng đã đặt, bộ nghịch đảo tự động làm chậm tốc độ giảm tần số, duy trì tốc độ đầu ra cao hơn tốc độ đồng bộ của động cơ để ngăn chặn tái tạo.

(3) Sử dụng phanh động (Resistor Braking)

Kích hoạt chức năng phanh động để tiêu thụ năng lượng tái tạo dư thừa thông qua một điện trở phanh. Điều này ngăn ngừa điện áp bus DC tăng vượt quá mức an toàn.

(4) Các giải pháp bổ sung

• Cài đặt đơn vị phản hồi tái tạo để trả lại năng lượng dư thừa về lưới điện.

• Sử dụng cấu hình bus DC chung, kết nối các bus DC của hai hoặc nhiều bộ nghịch đảo song song. Năng lượng dư thừa từ bộ nghịch đảo tái tạo có thể được hấp thụ bởi các bộ nghịch đảo khác đang chạy động cơ ở chế độ mô tơ, giúp ổn định điện áp bus DC.