Běžné závady inverterů a jejich řešení

1. Přetížení proudu

Přetížení proudu je jednou z nejčastějších poruch, které se mohou vyskytnout během provozu inverteru. Pro lepší ochranu inverteru se obvykle implementuje víceúrovňová ochrana před přetížením proudu. Na základě závažnosti přetížení proudu lze rozlišit následující situace: přetížení proudu v energetickém modulu, hardwarové přetížení proudu a softwarové přetížení proudu. Typicky je přetížení proudu v energetickém modulu nejzávažnější poruchou. Prah hardwarového přetížení proudu je výrazně nižší než prah přetížení proudu v energetickém modulu, ale vyšší než prah softwarového přetížení proudu. Co se týče rychlosti odezvy, hardwarové blokování je rychlejší než softwarové.

Mechanismus hlášení přetížení proudu v energetickém modulu obvykle funguje následovně: Hardwarový design aktivuje signál FAULT na primární straně optokupléru, když proud procházející IGBT výrazně překročí prah hardwarového přetížení proudu (obvykle ne více než 6krát nominální proud IGBT). Hardwarový obvod poté blokuje výstup PWM vlny a současně tento signál předává do pinu ovládacího čipu. Software reaguje na tento signál přerušením, okamžitě zastaví a blokuje další provoz.

Mechanismus hlášení hardwarového přetížení proudu obvykle funguje následovně: Pomocí hardwarového komparačního obvodu, když je detekován proud překračující prah hardwarového přetížení proudu, hardwarový obvod blokuje výstup PWM vlny a předává signál poruchy do pinu ovládacího čipu. Software reaguje přerušením, okamžitě zastaví.

Mechanismus hlášení softwarového přetížení proudu obvykle funguje následovně: Po vzorkování proudů ve třech fázích software vypočítá efektivní hodnotu. Tato efektivní hodnota se srovnává s prahem softwarového přetížení proudu. Pokud je překročen, je hlášena softwarová porucha přetížení proudu a inverter se vypne.

Obvykle řešení a odstraňování poruch přetížení proudu může zahrnovat následující kroky:

1. Pokud inverter pracoval správně a občas hlásí přetížení proudu v energetickém modulu, nejprve zkuste resetovat poruchu. Pokud reset selže, může být poškozen energetický modul a vyžaduje se jeho výměna.
2. Pokud reset proběhne úspěšně, zvažte, zda se změnily provozní podmínky (např. dočasné přetížení/zastavení způsobující náhlý vysoký proud). Pokud byla způsobena externí anomálií, odstraňte příčinu, aby byl udržen stabilní provoz. Pokud byla změna záměrná (např. zvýšené nároky na zatížení nebo dopadové zatížení), snižte prudké stoupání proudu prodloužením času zrychlení, upravte parametry PI smyčky rychlosti/proudu pro optimalizaci výkonu řízení nebo zapněte funkci prevence proti přetížení proudu.
3. Pokud reset proběhne úspěšně bez změny externích podmínek, zkontrolujte výstupní obvod inverteru na přítomnost zemních poruch nebo krátkých spojení. Odstraňte jakékoli nalezené. Pokud žádné neexistují, sledujte velikost proudu během celého cyklu provozu. Pokud je stabilní bez výrazných stoupání, zvažte elektromagnetické rušení a zkontrolujte dráty/zemnici.
4. Během spouštění, pokud se snadno vyskytují poruchy přetížení proudu, nejprve ověřte správnost nastavení parametrů inverteru a motoru, včetně shody výkonu inverteru a motoru. Pokud jsou nastavení správná a výkon odpovídá, ale porucha trvá, proveďte dynamickou identifikaci parametrů, abyste zajistili přesnost parametrů motoru.
5. Pokud dojde k přetížení proudu během startu pod kontrolou V/f, zkontrolujte, zda není nastavení zesílení točivého momentu příliš vysoké a pokud ano, snižte ho. Také zkontrolujte, zda jsou nastavení V/f křivky nevhodná a upravte je podle potřeby.
6. Pokud dochází k startu, zatímco motor volně otáčí, může dojít k přetížení proudu. Počkejte, až motor úplně zastaví, než začnete, nebo nastavte metodu startu na letový start/spin tracking start.

II. Přetížení napětí

Přetížení napětí je také jednou z nejčastějších poruch inverteru. Pro ochranu inverteru se obvykle implementuje víceúrovňová ochrana před přetížením napětí. Na základě závažnosti se obvykle rozlišují hardwarové přetížení napětí a softwarové přetížení napětí.

Typicky je prah hardwarového přetížení napětí vyšší než prah softwarového přetížení napětí a hardwarové blokování je rychlejší. Mechanismus hlášení hardwarového přetížení napětí obvykle funguje následovně: Pomocí hardwarového komparačního obvodu, když napětí DC sběrnice překročí hardwarový prah, hardwarový obvod blokuje výstup PWM a signalizuje ovládacímu čipu. Software reaguje přerušením a vypne se.

Mechanismus hlášení softwarového přetížení napětí obvykle funguje následovně: Po vzorkování napětí DC sběrnice software srovnává tuto hodnotu s prahem softwarového přetížení napětí. Pokud je překročen, je hlášena softwarová porucha přetížení napětí a inverter se vypne.

Řešení a odstraňování poruch přetížení napětí obvykle zahrnuje:

1. Pokud je regenerována značná energie do sítě, zkontrolujte, zda je nainstalován a vhodně rozměrován brzdící rezistorový modul (BRU).
2. Pokud je regenerovaná energie malá, zkuste prodloužit čas zpomalování, abyste snížili regeneraci, nebo upravte parametry PI smyčky rychlosti/proudu pro zlepšení výkonu řízení.
3. Pokud dochází k malé regeneraci s dočasnými špičkami napětí (např. náhlá ztráta těžkého zatížení) a poloha/cas zastavení není klíčový, zapněte funkci prevence proti přetížení napětí. Použijte opatrně, protože může zabránit včasnému vypnutí, nepoužívejte tam, kde je klíčová poloha zastavení.
4. Pokud je regenerovaná energie velmi nízká, zkontrolujte, zda není třífázové vstupní napětí příliš vysoké.
5. Zkontrolujte, zda není motor poháněn vnější silou (např. přetížení). Pokud ano, odstraňte tuto sílu.

III. Ztráta fáze vstupu

Ztráta fáze vstupu je další relativně častá porucha inverteru. Mechanismy hlášení se liší podle výrobce/modelu, ale obvykle se dělí do dvou typů:

1. Softwarová detekce: Jsou vzorkovány dva lineární napětí a převedeny na fázové napětí. Vypočítá se nerovnováha fází, aby se určilo, zda jsou splněny podmínky pro ztrátu fáze.
2. Hardwarová detekce: Specializovaný obvod detekuje ztrátu fáze a signalizuje ovládacímu čipu prostřednictvím pinu. Software monitoruje stav tohoto pinu, aby určil ztrátu fáze.

Pokud je detekována ztráta fáze, je hlášena porucha a inverter se vypne (nebo generuje poplach v některých případech).

Řešení a odstraňování obvykle zahrnuje:

1. Zkontrolujte kompletnost a bezpečnost spojení třífázového vstupního napětí.
2. Ověřte, že jsou přítomny všechny fáze vstupního napětí (žádné přepálené pojistky, žádné spadlé spínací přístroje).
3. Pokud jsou 1 a 2 potvrzeny jako v pořádku, sledujte vstupní napětí a zkontrolujte logiku řízení pro jakékoliv automatické sekvence odpojení/připojení.

IV. Přetížení inverteru

Přetížení inverteru je občas hlášená porucha. Mechanismy hlášení se liší, ale obvykle jsou:

1. Metoda akumulace tepla: Software vypočítá hodnotu akumulace tepla na základě proudu (a možná i dalších faktorů) v čase a srovnává ji s návrhovým prahem. Překročení tohoto prahu vyvolá poruchu přetížení a inverter se vypne.
2. Inverzní časová charakteristika: Na základě navržené křivky přetížení inverteru software vypočítá, jak dlouho je povolen konkrétní stupeň přetížení proudu. Časování začíná, když dojde k přetížení proudu, překročení povoleného času vyvolá poruchu a inverter se vypne.

Řešení a odstraňování obvykle zahrnuje:

1. Zkontrolujte, zda cyklus zatížení (ON/OFF časy) odpovídá křivce přetížení inverteru. Upravte nebo snižte proud zatížení, abyste zabránili překročení časových limitů křivky.
2. Zkontrolujte, zda výkon motoru překračuje kontinuální zatížení inverteru. Pokud je zatížení skutečně velké, vyberte inverter s vyšším výkonem.

V. Zastavení motoru

Zastavení motoru je další občas hlášená porucha inverteru. V podstatě inverter přikazuje motoru dosáhnout určité rychlosti a vytváří významný točivý moment, ale motor se správně nerotuje a zůstává v zastaveném stavu.

Podmínky, které obvykle vedou k zastavení motoru, jsou:

1. Zpětná vazba točivého momentu překračuje nastavený prah zastavení a tato podmínka trvá déle než nastavený čas zastavení.
2. Během tohoto období je skutečná rychlost motoru nižší než nastavený prah frekvence zastavení.
3. Inverter není v režimu řízení V/f (protože V/f nemá zpětnou vazbu rychlosti, detekce zastavení není možná).

Řešení a odstraňování poruch zastavení motoru obvykle zahrnuje:

1. Zkontrolujte, zda nějaká vnější síla fyzicky brání rotaci motoru. Odstraňte příčinu.
2. Upravte parametry frekvence zastavení a prahu zastavení podle potřeb aplikace.
3. Zkontrolujte, zda výkon motoru/zatížení překračuje schopnosti inverteru. Pokud ano, vyberte vhodně rozměrovaný inverter.