一般的なインバータの故障と解決策

1. 過電流障害

過電流は、インバータの動作中に最も頻繁に遭遇する障害の一つです。インバータをよりよく保護するために、通常、多段階の過電流保護が実装されています。過電流の深刻度に基づいて、以下のように分類することができます：パワーモジュールの過電流、ハードウェアの過電流、ソフトウェアの過電流。通常、パワーモジュールの過電流は最上位の障害です。ハードウェアの過電流閾値はパワーモジュールの過電流閾値よりも大幅に低いですが、ソフトウェアの過電流閾値よりも高いです。応答速度に関しては、ハードウェアブロックの方がソフトウェアよりも速いです。

パワーモジュールの過電流の報告メカニズムは一般的に以下の通りです：IGBT導通電流がハードウェアの過電流閾値（通常、IGBT定格電流の6倍を超えない）を大幅に超えた場合、ハードウェア設計により光結合器の一次側でFAULT信号がトリガーされ、フリップします。ハードウェア回路はPWM波出力をブロックし、同時にこの信号を制御チップのピンに送信します。ソフトウェアはこの信号を割り込みによって応答し、即座にシャットダウンしてさらに動作をブロックします。

ハードウェアの過電流の報告メカニズムは一般的に以下の通りです：ハードウェア比較器回路を使用して、ハードウェアの過電流閾値を超える電流が検出された場合、ハードウェア回路はPWM波出力をブロックし、故障信号を制御チップのピンに送信します。ソフトウェアは割り込みによって応答し、即座にシャットダウンします。

ソフトウェアの過電流の報告メカニズムは一般的に以下の通りです：三相電流をサンプリングした後、ソフトウェアはRMS値を計算します。このRMS値はソフトウェアの過電流閾値と比較されます。閾値を超えた場合、ソフトウェアの過電流障害が報告され、インバータはシャットダウンします。

一般的に、過電流障害のトラブルシューティングと解決には以下の手順が含まれます：

1. インバータが正常に動作していて、時々パワーモジュールの過電流障害が報告される場合は、まず障害をリセットしてみてください。リセットに失敗した場合は、パワーモジュールが損傷している可能性があり、交換が必要です。
2. リセットが成功した場合は、動作条件が変化していないか確認してください（例：瞬間的な過負荷/停止による突然の高電流）。外部異常が原因である場合は、その原因を取り除き、安定した動作を維持してください。意図的な変更（例：負荷要求の増加または衝撃負荷）の場合、加速時間を延長することで電流スパイクを減らす、速度/電流ループPIパラメータを調整して制御性能を最適化する、または過電流ストール防止機能を有効にすることができます。
3. リセットが成功し、外部条件に変化がない場合は、インバータの出力回路に接地障害やショートサーキットがないか確認してください。見つかった場合は取り除きます。存在しない場合は、動作サイクル全体を通じて電流の大きさを観察します。安定しており大きなスパイクがない場合は、電気ノイズ干渉を考慮し、配線/接地を点検してください。
4. 試運転中に過電流障害が発生しやすい場合は、まずインバータとモーターのパラメータ設定が正しいか確認してください。設定が正しく、パワーもマッチしているが障害が続く場合は、動的パラメータ識別を行い、モーターパラメータの正確性を確保してください。
5. V/f制御での起動時に過電流が発生する場合は、トルクブースト設定が高すぎるか確認し、必要であれば調整してください。また、V/f曲線設定が不合理かどうか確認し、必要に応じて調整してください。
6. モーターが惰性で自由に回転しているときに起動すると、過電流が発生する可能性があります。モーターが完全に停止するまで待ってから起動するか、開始方法をフライングスタート/スピントラッキングスタートに設定してください。

​II. 過電圧障害​

過電圧もまた、最も一般的なインバータ障害の一つです。インバータを保護するために、通常、多段階の過電圧保護が実装されています。深刻度に基づいて、一般的にはハードウェアの過電圧とソフトウェアの過電圧に分類されます。

通常、ハードウェアの過電圧閾値はソフトウェアの過電圧閾値よりも高く、ハードウェアブロックの方が速いです。ハードウェアの過電圧の報告メカニズムは一般的に以下の通りです：ハードウェア比較器回路を使用して、DCバス電圧がハードウェア閾値を超えた場合、ハードウェア回路はPWM出力をブロックし、制御チップに信号を送ります。ソフトウェアは割り込みによって応答し、シャットダウンします。

ソフトウェアの過電圧の報告メカニズムは一般的に以下の通りです：DCバス電圧をサンプリングした後、ソフトウェアはソフトウェア閾値と比較します。閾値を超えた場合、ソフトウェアの過電圧障害が報告され、インバータはシャットダウンします。

過電圧障害のトラブルシューティングと解決には一般的に以下の手順が含まれます：

1. グリッドに再生エネルギーが大量に流れている場合は、ブレーキ抵抗ユニット（BRU）が適切に設置されているか、サイズが適切か確認してください。
2. 再生エネルギーが少ない場合は、減速時間を延長して再生を減らすか、速度/電流ループPIパラメータを調整して制御性能を向上させることができます。
3. 少量の再生エネルギーと瞬間的な電圧スパイク（例：重負荷の突然の喪失）が発生し、停止位置/時間が重要でない場合は、過電圧ストール防止機能を有効にしてください。ただし、慎重に使用してください。これはタイムリーなシャットダウンを妨げる可能性があります。停止位置が重要な場所では使用しないでください。
4. 再生エネルギーが非常に少ない場合は、三相入力電圧が過剰に高くないか確認してください。
5. モーターが外部力（例：オーバーホールド負荷）によって駆動されていないか確認してください。そうであれば、その力を排除してください。

​III. 入力相欠落​

入力相欠落はまた、比較的一般的なインバータ障害の一つです。報告メカニズムはメーカー/モデルによって異なりますが、一般的には以下の2つのタイプに分かれます：

1. ソフトウェアベースの検出：2つのライン電圧をサンプリングし、相電圧に変換します。相不平衡を計算して、相欠落条件が満たされているかを決定します。
2. ハードウェアベースの検出：専用回路が相欠落を検出し、ピンを介して制御チップに信号を送ります。ソフトウェアはこのピンの状態を監視して相欠落を判定します。

相欠落が検出された場合、障害が報告され、インバータはシャットダウンします（または一部の場合はアラームを生成します）。

トラブルシューティングと解決には一般的に以下の手順が含まれます：

1. 三相入力電源接続の整合性と安全性を確認してください。
2. すべての入力電源相が存在することを確認してください（ヒューズが切れたり、ブレーカーが落ちていないか）。
3. 1および2がOKであることが確認された場合、入力電源を監視し、自動切断/再接続シーケンスの制御ロジックを確認してください。

​IV. インバータの過負荷​

インバータの過負荷は、時々報告される障害です。報告メカニズムは様々ですが、一般的には以下の通りです：

1. ​熱蓄積法：​​ ソフトウェアは時間とともに電流（および他の要因）に基づいて熱蓄積値を計算し、設計閾値と比較します。閾値を超えた場合、過負荷障害がトリガーされ、シャットダウンします。
2. ​逆時間特性：​​ インバータの設計された過負荷曲線に基づいて、ソフトウェアは特定の過電流の許容時間数を計算します。過電流が発生した時点でタイマーが開始され、許容時間を超えた場合、障害がトリガーされ、シャットダウンします。

トラブルシューティングと解決には一般的に以下の手順が含まれます：

1. 負荷のデューティサイクル（ON/OFF時間）がインバータの過負荷曲線に準拠しているか確認してください。必要に応じて負荷電流を調整または減少させて、曲線の時間制限を超えないようにしてください。
2. モーターパワーがインバータの連続負荷定格を超えているか確認してください。負荷が実際に大きい場合は、より高出力のインバータを選択してください。

​V. モーターストール​

モーターストールはまた、インバータが時々報告する障害の一つです。基本的に、インバータはモーターに一定の速度に達するよう命令し、大きなトルクを出力しますが、モーターは適切に回転せず、ストール状態にとどまります。

モーターストール障害をトリガーするための一般的な条件：

1. フィードバックトルク電流が設定されたストール電流閾値を超えており、この状態が設定されたストール時間以上続く。
2. この期間中、実際のモータースピードが設定されたストール周波数閾値以下である。
3. インバータはV/f制御モードで動作していない（V/fには速度フィードバックがないため、ストール検出は不可能）。

モーターストール障害のトラブルシューティングと解決には一般的に以下の手順が含まれます：

1. 外部力が物理的にモーターの回転を妨げているか確認してください。原因を取り除いてください。
2. アプリケーションのニーズに応じて、ストール周波数とストール電流閾値パラメータを調整してください。
3. モーターや負荷のパワーがインバータの能力を超えていないか確認してください。超えている場合は、適切なサイズのインバータを選択してください。