Malfunzionamenti comuni degli inverter e soluzioni

1. Fault di sovracorrente

La sovracorrente è uno dei guasti più frequenti riscontrati durante l'operazione dell'inverter. Per proteggere meglio l'inverter, di solito si implementa una protezione a multi-livello contro la sovracorrente. In base alla gravità della sovracorrente, può essere suddivisa nelle seguenti situazioni: sovracorrente del modulo di potenza, sovracorrente hardware e sovracorrente software. Di solito, la sovracorrente del modulo di potenza è il guasto di livello più alto. La soglia di sovracorrente hardware è significativamente inferiore alla soglia di sovracorrente del modulo di potenza ma superiore alla soglia di sovracorrente software. In termini di velocità di risposta, il blocco hardware è più veloce del software.

Il meccanismo di segnalazione per sovracorrente del modulo di potenza è generalmente il seguente: Il design hardware attiva il segnale FAULT sul lato primario dell'ottocoppia quando la corrente di conduzione dell'IGBT supera notevolmente la soglia di sovracorrente hardware (generalmente non superiore a 6 volte la corrente nominale dell'IGBT). Il circuito hardware blocca quindi l'uscita della onda PWM e trasmette contemporaneamente questo segnale al pin del chip di controllo. Il software risponde a questo segnale tramite un'interruzione, spegnendo immediatamente e bloccando ulteriori operazioni.

Il meccanismo di segnalazione per sovracorrente hardware è generalmente il seguente: Utilizzando un circuito comparatore hardware, quando viene rilevata una corrente superiore alla soglia di sovracorrente hardware, il circuito hardware blocca l'uscita della onda PWM e trasmette il segnale di guasto al pin del chip di controllo. Il software risponde tramite un'interruzione, spegnendo immediatamente.

Il meccanismo di segnalazione per sovracorrente software è generalmente il seguente: Dopo il campionamento delle correnti trifase, il software calcola il valore RMS. Questo valore RMS viene confrontato con la soglia di sovracorrente software. Se supera la soglia, viene segnalato un guasto di sovracorrente software e l'inverter si spegne.

In generale, la risoluzione dei guasti di sovracorrente può coinvolgere i seguenti passaggi:

1. Se l'inverter ha funzionato normalmente e occasionalmente segnala un guasto di sovracorrente del modulo di potenza, prova prima a resettare il guasto. Se il reset fallisce, il modulo di potenza potrebbe essere danneggiato e richiedere la sostituzione.
2. Se il reset ha successo, considera se le condizioni operative sono cambiate (ad esempio, un sovraccarico o un arresto momentaneo che causa una corrente improvvisamente alta). Se causato da un'anomalia esterna, elimina la causa per mantenere l'operazione stabile. Se il cambiamento è intenzionale (ad esempio, aumento della domanda di carico o carico d'impatto), riduci gli sbalzi di corrente prolungando il tempo di accelerazione, regola i parametri PI del loop di velocità/corrente per ottimizzare le prestazioni di controllo, o abilita la funzione di prevenzione dello stallo per sovracorrente.
3. Se il reset ha successo senza cambiamenti nelle condizioni esterne, controlla il circuito di uscita dell'inverter per eventuali cortocircuiti o a terra. Elimina qualsiasi anomalia trovata. Se non ne esistono, osserva la magnitudine della corrente durante tutto il ciclo di operazione. Se stabile senza sbalzi significativi, considera l'interferenza di rumore elettrico e ispeziona la cablaggio/la messa a terra.
4. Durante la messa in servizio, se i guasti di sovracorrente si verificano facilmente, verifica prima che le impostazioni sia dell'inverter che del motore siano corrette, inclusa la compatibilità tra la potenza dell'inverter e quella del motore. Se le impostazioni sono corrette e la potenza è compatibile ma il guasto persiste, esegui l'identificazione dinamica dei parametri per garantire l'accuratezza dei parametri del motore.
5. Se si verifica una sovracorrente durante l'avvio sotto controllo V/f, controlla se l'impostazione di aumento del couple è troppo alta e riducila se necessario. Inoltre, verifica se le impostazioni della curva V/f sono irragionevoli e regola di conseguenza.
6. Se si avvia mentre il motore sta girando liberamente, potrebbe verificarsi una sovracorrente. Aspetta che il motore si fermi completamente prima di avviarlo, o imposta il metodo di avvio su avvio volante / avvio con tracciamento della rotazione.

II. Guasto di sovravoltaggio

Il sovravoltaggio è anche uno dei guasti più comuni degli inverter. Per proteggere l'inverter, di solito si implementa una protezione a multi-livello contro il sovravoltaggio. In base alla gravità, è generalmente suddiviso in sovravoltaggio hardware e sovravoltaggio software.

Di solito, la soglia di sovravoltaggio hardware è superiore alla soglia di sovravoltaggio software, e il blocco hardware è più veloce. Il meccanismo di segnalazione per sovravoltaggio hardware è generalmente: Utilizzando un circuito comparatore hardware, quando la tensione continua della barra DC supera la soglia hardware, il circuito hardware blocca l'uscita della onda PWM e segnala il chip di controllo. Il software risponde tramite un'interruzione, spegnendo.

Il meccanismo di segnalazione per sovravoltaggio software è generalmente: Dopo il campionamento della tensione continua della barra DC, il software la confronta con la soglia software. Se superata, viene segnalato un guasto di sovravoltaggio software e l'inverter si spegne.

La risoluzione dei guasti di sovravoltaggio di solito comporta:

1. Se c'è una rigenerazione energetica significativa verso la rete, verifica se è installata e adeguatamente dimensionata una unità di resistenza frenante (BRU).
2. Se l'energia rigenerata è modesta, prova a prolungare il tempo di decelerazione per ridurre la rigenerazione, o regola i parametri PI del loop di velocità/corrente per migliorare le prestazioni di controllo.
3. Se la rigenerazione è modesta con picchi di tensione momentanei (ad esempio, perdita improvvisa di un carico pesante) e la posizione/tempo di arresto non è critica, abilita la funzione di prevenzione dello stallo per sovravoltaggio. Usa con cautela poiché può impedire un arresto tempestivo; non usarlo dove la posizione di arresto è critica.
4. Se l'energia rigenerata è molto bassa, verifica se la tensione trifase di ingresso è eccessivamente alta.
5. Verifica se il motore è spinto da una forza esterna (ad esempio, carico eccessivo). Se così, elimina questa forza.

III. Mancanza di fase in ingresso

La mancanza di fase in ingresso è un altro guasto relativamente comune degli inverter. I meccanismi di segnalazione variano a seconda del produttore/modello ma generalmente cadono in due tipi:

1. Rilevamento basato su software: Si campionano due tensioni di linea e si convertono in tensioni di fase. Si calcola l'imbilanciamento di fase per determinare se si verificano condizioni di mancanza di fase.
2. Rilevamento basato su hardware: Un circuito dedicato rileva la mancanza di fase e segnala il chip di controllo tramite un pin. Il software monitora lo stato di questo pin per determinare la mancanza di fase.

Se viene rilevata una mancanza di fase, viene segnalato un guasto e l'inverter si spegne (o genera un allarme in alcuni casi).

La risoluzione dei guasti di solito comporta:

1. Controlla l'integrità e la sicurezza delle connessioni di alimentazione trifase in ingresso.
2. Verifica che tutte le fasi di alimentazione in ingresso siano presenti (nessun fusibile saltato, interruttori scattati).
3. Se entrambi i punti 1 & 2 sono confermati OK, monitora l'alimentazione in ingresso e controlla la logica di controllo per eventuali sequenze di disconnessione/riconnessione automatiche.

IV. Sovraccarico dell'inverter

Il sovraccarico dell'inverter è un guasto occasionalmente segnalato. I meccanismi di segnalazione variano ma generalmente sono:

1. Metodo di accumulo termico: Il software calcola un valore di accumulo termico in base alla corrente (e possibilmente ad altri fattori) nel tempo, confrontandolo con una soglia di progettazione. Superando la soglia, viene attivato un guasto di sovraccarico e l'inverter si spegne.
2. Caratteristica inversa al tempo: In base alla curva di sovraccarico progettata per l'inverter, il software calcola per quanto tempo è consentito un determinato valore di sovracorrente. Il conteggio del tempo inizia quando si verifica la sovracorrente; superando il tempo consentito, viene attivato il guasto e l'inverter si spegne.

La risoluzione dei guasti di solito comporta:

1. Controlla se il ciclo di utilizzo del carico (tempi ON/OFF) rispetta la curva di sovraccarico dell'inverter. Regola o riduci la corrente del carico per evitare di superare i limiti di durata della curva.
2. Controlla se la potenza del motore supera la capacità di carico continuo dell'inverter. Se il carico è effettivamente grande, seleziona un inverter di potenza superiore.

V. Stallo del motore

Lo stallo del motore è un altro guasto occasionalmente segnalato dagli inverter. In pratica, l'inverter comanda al motore di raggiungere una certa velocità e fornisce una coppia significativa, ma il motore non riesce a ruotare correttamente, rimanendo in uno stato di stallo.

Le condizioni tipicamente richieste per attivare un guasto di stallo del motore sono:

1. La corrente di coppia di retroazione supera la soglia di corrente di stallo impostata e questa condizione dura più a lungo del tempo di stallo impostato.
2. Durante questo periodo, la velocità effettiva del motore è inferiore alla soglia di frequenza di stallo impostata.
3. L'inverter non sta operando in modalità di controllo V/f (poiché V/f non dispone di feedback di velocità, la rilevazione dello stallo non è possibile).

La risoluzione dei guasti di stallo del motore generalmente comporta:

1. Controlla se una forza esterna impedisce fisicamente la rotazione del motore. Elimina la causa.
2. Regola i parametri di frequenza di stallo e soglia di corrente di stallo in base alle esigenze dell'applicazione.
3. Controlla se la potenza del motore/carico supera la capacità dell'inverter. In tal caso, seleziona un inverter adeguatamente dimensionato.