Fallas comunes de inversores y soluciones

1. Falla de sobrecorriente​

La sobrecorriente es una de las fallas más frecuentes que se encuentran durante la operación del inversor. Para proteger mejor el inversor, generalmente se implementa una protección multnivel contra sobrecorriente. Según la gravedad de la sobrecorriente, se pueden categorizar en las siguientes situaciones: sobrecorriente del módulo de potencia, sobrecorriente de hardware y sobrecorriente de software. Generalmente, la sobrecorriente del módulo de potencia es la falla de nivel más alto. El umbral de sobrecorriente de hardware es significativamente menor que el umbral de sobrecorriente del módulo de potencia, pero mayor que el umbral de sobrecorriente de software. En términos de velocidad de respuesta, el bloqueo de hardware es más rápido que el de software.

El mecanismo de reporte para ​sobrecorriente del módulo de potencia​ es generalmente el siguiente: el diseño de hardware desencadena la señal FAULT en el lado primario del optoacoplador cuando la corriente de conducción del IGBT supera en gran medida el umbral de sobrecorriente de hardware (generalmente no más de 6 veces la corriente nominal del IGBT). Luego, el circuito de hardware bloquea la salida de la onda PWM y transmite esta señal al pin del chip de control. El software responde a esta señal a través de una interrupción, deteniendo y bloqueando la operación inmediatamente.

El mecanismo de reporte para ​sobrecorriente de hardware​ es generalmente el siguiente: utilizando un circuito comparador de hardware, cuando se detecta una corriente que supera el umbral de sobrecorriente de hardware, el circuito de hardware bloquea la salida de la onda PWM y transmite la señal de falla al pin del chip de control. El software responde a través de una interrupción, deteniendo la operación inmediatamente.

El mecanismo de reporte para ​sobrecorriente de software​ es generalmente el siguiente: después de muestrear las corrientes trifásicas, el software calcula el valor RMS. Este valor RMS se compara con el umbral de sobrecorriente de software. Si supera el umbral, se informa una falla de sobrecorriente de software y el inversor se detiene.

Generalmente, la solución de problemas y la resolución de fallas de sobrecorriente pueden implicar los siguientes pasos:

1. Si el inversor ha estado funcionando normalmente y ocasionalmente informa una falla de sobrecorriente del módulo de potencia, primero intente restablecer la falla. Si el restablecimiento falla, el módulo de potencia puede estar dañado y requerir reemplazo.
2. Si el restablecimiento es exitoso, considere si las condiciones de operación han cambiado (por ejemplo, sobrecarga momentánea/bloqueo causando una corriente alta repentina). Si es causada por una anomalía externa, elimine la causa para mantener una operación estable. Si el cambio es intencional (por ejemplo, aumento de la demanda de carga o carga de impacto), reduzca los picos de corriente extendiendo el tiempo de aceleración, ajuste los parámetros PI del bucle de velocidad/corriente para optimizar el rendimiento de control, o habilite la función de prevención de bloqueo por sobrecorriente.
3. Si el restablecimiento es exitoso sin cambios en las condiciones externas, verifique el circuito de salida del inversor en busca de fallos a tierra o cortocircuitos. Elimine cualquier problema encontrado. Si no existen, observe la magnitud de la corriente a lo largo del ciclo de operación. Si es estable sin picos significativos, considere la interferencia de ruido eléctrico e inspeccione el cableado/tierra.
4. Durante la puesta en marcha, si ocurren fácilmente fallas de sobrecorriente, primero verifique la configuración correcta de los parámetros tanto del inversor como del motor, incluyendo la compatibilidad de las potencias del inversor y del motor. Si las configuraciones son correctas y la potencia coincide, pero la falla persiste, realice una identificación de parámetros dinámicos para asegurar la precisión de los parámetros del motor.
5. Si ocurre una sobrecorriente durante el arranque bajo control V/f, verifique si la configuración de aumento de par es demasiado alta y reduzca si es necesario. También, verifique si la configuración de la curva V/f es irrazonable y ajuste en consecuencia.
6. Si se inicia mientras el motor está en marcha libre, puede ocurrir una sobrecorriente. Espere a que el motor se detenga completamente antes de iniciar, o configure el método de inicio a inicio volante / seguimiento de giro.

​II. Falla de sobretensión​

La sobretensión también es una de las fallas más comunes del inversor. Para proteger el inversor, generalmente se implementa una protección multnivel contra sobretensión. Según la gravedad, generalmente se categoriza en sobretensión de hardware y sobretensión de software.

Generalmente, el umbral de sobretensión de hardware es mayor que el umbral de sobretensión de software, y el bloqueo de hardware es más rápido. El mecanismo de reporte para ​sobretensión de hardware​ es generalmente: utilizando un circuito comparador de hardware, cuando la tensión de la línea DC supera el umbral de hardware, el circuito de hardware bloquea la salida de la onda PWM y señala al chip de control. El software responde a través de una interrupción, deteniendo la operación.

El mecanismo de reporte para ​sobretensión de software​ es generalmente: después de muestrear la tensión de la línea DC, el software la compara con el umbral de software. Si se supera, se informa una falla de sobretensión de software y el inversor se detiene.

La solución de problemas y la resolución de fallas de sobretensión generalmente implican:

1. Si se regenera una cantidad significativa de energía a la red, verifique si se ha instalado una unidad de resistencia de frenado (BRU) y si está adecuadamente dimensionada.
2. Si la energía regenerativa es modesta, intente extender el tiempo de deceleración para reducir la regeneración, o ajuste los parámetros PI del bucle de velocidad/corriente para mejorar el rendimiento de control.
3. Si la regeneración es modesta con picos momentáneos de tensión (por ejemplo, pérdida repentina de carga pesada) y la posición/tiempo de parada no es crítica, habilite la función de prevención de bloqueo por sobretensión.  Úselo con precaución ya que puede impedir el apagado oportuno; no lo use donde la posición de parada sea crítica.
4. Si la energía regenerativa es muy baja, verifique si la tensión de entrada trifásica es excesivamente alta.
5. Verifique si el motor está siendo impulsado por una fuerza externa (por ejemplo, carga excesiva). Si es así, elimine esta fuerza.

​III. Pérdida de fase de entrada​

La pérdida de fase de entrada es otra falla relativamente común del inversor. Los mecanismos de reporte varían según el fabricante/modelo, pero generalmente se dividen en dos tipos:

1. Detección basada en software: se muestrean dos tensiones de línea y se convierten en tensiones de fase. Se calcula el desequilibrio de fase para determinar si se cumplen las condiciones de pérdida de fase.
2. Detección basada en hardware: un circuito dedicado detecta la pérdida de fase y señala al chip de control a través de un pin. El software monitorea el estado de este pin para determinar la pérdida de fase.

Si se detecta una pérdida de fase, se informa una falla y el inversor se detiene (o genera una alarma en algunos casos).

La solución de problemas y la resolución generalmente implican:

1. Verifique la integridad y seguridad de las conexiones de alimentación trifásica de entrada.
2. Verifique que todas las fases de alimentación de entrada estén presentes (sin fusibles fundidos, interruptores saltados).
3. Si se confirma que 1 y 2 están bien, monitoree la alimentación de entrada y verifique la lógica de control para cualquier secuencia de desconexión/conexión automática.

​IV. Sobrecarga del inversor​

La sobrecarga del inversor es una falla que se informa ocasionalmente. Los mecanismos de reporte varían, pero generalmente son:

1. ​Método de acumulación térmica:​​ El software calcula un valor de acumulación térmica basado en la corriente (y posiblemente otros factores) a lo largo del tiempo, comparándolo con un umbral de diseño. Superar el umbral desencadena una falla de sobrecarga y detiene el inversor.
2. ​Característica de tiempo inverso:​​ Basado en la curva de sobrecarga diseñada del inversor, el software calcula cuánto tiempo se permite una magnitud específica de sobrecorriente. El temporizador comienza cuando ocurre la sobrecorriente; superar el tiempo permitido desencadena la falla y detiene el inversor.

La solución de problemas y la resolución generalmente implican:

1. Verifique si el ciclo de trabajo de la carga (tiempos de encendido/apagado) se adhiere a la curva de sobrecarga del inversor. Ajuste o reduzca la corriente de la carga para evitar superar los límites de duración de la curva.
2. Verifique si la potencia del motor supera la clasificación de carga continua del inversor. Si la carga es realmente grande, seleccione un inversor de mayor potencia.

​V. Bloqueo del motor​

El bloqueo del motor es otra falla que se informa ocasionalmente por los inversores. Esencialmente, el inversor ordena al motor alcanzar una cierta velocidad y produce un par significativo, pero el motor no gira correctamente, permaneciendo en un estado de bloqueo.

Las condiciones típicamente requeridas para desencadenar una falla de bloqueo del motor:

1. La corriente de par de retroalimentación supera el umbral de corriente de bloqueo configurado y esta condición dura más de lo configurado como tiempo de bloqueo.
2. Durante este período, la velocidad real del motor está por debajo del umbral de frecuencia de bloqueo configurado.
3. El inversor no está operando en modo de control V/f (ya que V/f carece de retroalimentación de velocidad, la detección de bloqueo no es posible).

La solución de problemas y la resolución de fallas de bloqueo del motor generalmente implican:

1. Verifique si una fuerza externa impide físicamente la rotación del motor. Elimine la causa.
2. Ajuste los parámetros de frecuencia de bloqueo y umbral de corriente de bloqueo según las necesidades de la aplicación.
3. Verifique si la potencia del motor/carga supera la capacidad del inversor. Si es así, seleccione un inversor adecuadamente dimensionado.