Falhas Comuns de Inversores e Soluções

1. Falha de Sobrecorrente

A sobrecorrente é uma das falhas mais frequentes encontradas durante a operação do inversor. Para melhor proteger o inversor, geralmente é implementada uma proteção multinível contra sobrecorrente. Com base na gravidade da sobrecorrente, ela pode ser categorizada nas seguintes situações: sobrecorrente no módulo de potência, sobrecorrente de hardware e sobrecorrente de software. Geralmente, a sobrecorrente no módulo de potência é a falha de nível mais alto. O limite de sobrecorrente de hardware é significativamente inferior ao limite de sobrecorrente do módulo de potência, mas superior ao limite de sobrecorrente de software. Em termos de velocidade de resposta, o bloqueio de hardware é mais rápido que o de software.

O mecanismo de relatório para sobrecorrente no módulo de potência é geralmente o seguinte: o design de hardware aciona o sinal FAULT no lado primário do optoacoplador quando a corrente de condução do IGBT excede significativamente o limite de sobrecorrente de hardware (geralmente não mais que 6 vezes a corrente nominal do IGBT). O circuito de hardware então bloqueia a saída da onda PWM e transmite este sinal para o pino do chip de controle. O software responde a este sinal por interrupção, desligando imediatamente e bloqueando a operação subsequente.

O mecanismo de relatório para sobrecorrente de hardware é geralmente o seguinte: utilizando um circuito comparador de hardware, quando a corrente excede o limite de sobrecorrente de hardware, o circuito de hardware bloqueia a saída da onda PWM e transmite o sinal de falha para o pino do chip de controle. O software responde por interrupção, desligando imediatamente.

O mecanismo de relatório para sobrecorrente de software é geralmente o seguinte: após amostrar as correntes trifásicas, o software calcula o valor RMS. Este valor RMS é comparado com o limite de sobrecorrente de software. Se exceder o limite, é reportada uma falha de sobrecorrente de software e o inversor desliga.

Geralmente, a resolução e solução de falhas de sobrecorrente podem envolver os seguintes passos:

1. Se o inversor tem funcionado normalmente e ocasionalmente reporta uma falha de sobrecorrente no módulo de potência, tente primeiro resetar a falha. Se o reset falhar, o módulo de potência pode estar danificado e necessitar de substituição.
2. Se o reset for bem-sucedido, considere se as condições de operação mudaram (por exemplo, sobrecarga momentânea/travamento causando uma corrente repentina alta). Se causada por uma anomalia externa, elimine a causa para manter a operação estável. Se a mudança for intencional (por exemplo, aumento da demanda de carga ou carga de impacto), reduza as surtos de corrente estendendo o tempo de aceleração, ajuste os parâmetros PI do loop de velocidade/corrente para otimizar o desempenho de controle ou ative a função de prevenção de travamento por sobrecorrente.
3. Se o reset for bem-sucedido sem alterações nas condições externas, verifique o circuito de saída do inversor para falhas de terra ou curto-circuitos. Elimine quaisquer que forem encontrados. Se nenhum existir, observe a magnitude da corrente ao longo do ciclo de operação. Se estiver estável sem surtos significativos, considere interferência de ruído elétrico e inspecione a fiação/terra.
4. Durante a comissionamento, se as falhas de sobrecorrente ocorrerem facilmente, primeiro verifique as configurações corretas tanto para os parâmetros do inversor quanto para os do motor, incluindo a correspondência entre as potências do inversor e do motor. Se as configurações estiverem corretas e a potência for compatível, mas a falha persistir, realize a identificação dinâmica de parâmetros para garantir a precisão dos parâmetros do motor.
5. Se uma sobrecorrente ocorrer durante a partida sob controle V/f, verifique se a configuração de realce de torque está muito alta e, se necessário, reduza-a. Também, verifique se as configurações da curva V/f são razoáveis e ajuste conforme necessário.
6. Se a partida ocorre enquanto o motor está em rotação livre, pode ocorrer sobrecorrente. Aguarde o motor parar completamente antes de iniciar, ou configure o método de partida para partida em voo/seguimento de rotação.

II. Falha de Sobretensão

A sobretensão também é uma das falhas mais comuns nos inversores. Para proteger o inversor, geralmente é implementada uma proteção multinível contra sobretensão. Com base na gravidade, geralmente é categorizada em sobretensão de hardware e sobretensão de software.

Geralmente, o limite de sobretensão de hardware é superior ao limite de sobretensão de software, e o bloqueio de hardware é mais rápido. O mecanismo de relatório para sobretensão de hardware é geralmente: utilizando um circuito comparador de hardware, quando a tensão da barra DC excede o limite de hardware, o circuito de hardware bloqueia a saída da onda PWM e sinaliza o chip de controle. O software responde por interrupção, desligando.

O mecanismo de relatório para sobretensão de software é geralmente: após amostrar a tensão da barra DC, o software compara-a com o limite de software. Se exceder, é reportada uma falha de sobretensão de software e o inversor desliga.

A resolução e solução de falhas de sobretensão geralmente envolvem:

1. Se uma energia significativa está sendo regenerada para a rede, verifique se está instalada uma unidade de resistor de frenagem (BRU) e se está adequadamente dimensionada.
2. Se a energia regenerada é modesta, tente estender o tempo de desaceleração para reduzir a regeneração, ou ajuste os parâmetros PI do loop de velocidade/corrente para melhorar o desempenho de controle.
3. Se houver regeneração modesta com picos momentâneos de tensão (por exemplo, perda súbita de carga pesada) e a posição/tempo de parada não for crítica, ative a função de prevenção de travamento por sobretensão. Use com cautela, pois pode impedir o desligamento oportuno; não use onde a posição de parada é crítica.
4. Se a energia regenerada for muito baixa, verifique se a tensão de entrada trifásica está excessivamente alta.
5. Verifique se o motor está sendo impulsionado por uma força externa (por exemplo, carga excessiva). Se sim, elimine essa força.

III. Falha de Fase de Entrada

A falta de fase de entrada é outra falha relativamente comum nos inversores. Os mecanismos de relatório variam de fabricante/modelo, mas geralmente caem em dois tipos:

1. Deteção baseada em software: duas tensões de linha são amostradas e convertidas em tensões de fase. A desequilíbrio de fase é calculado para determinar se as condições de falta de fase são atendidas.
2. Deteção baseada em hardware: um circuito dedicado detecta a falta de fase e sinaliza o chip de controle através de um pino. O software monitora o estado deste pino para determinar a falta de fase.

Se uma falta de fase for detectada, é reportada uma falha e o inversor desliga (ou gera um alarme em alguns casos).

A resolução e solução geralmente envolvem:

1. Verifique a integridade e segurança das ligações de energia trifásica de entrada.
2. Verifique se todas as fases de energia de entrada estão presentes (sem fusíveis queimados, disjuntores acionados).
3. Se ambos 1 & 2 estiverem confirmados OK, monitore a energia de entrada e verifique a lógica de controle para qualquer sequência de desconexão/reconexão automática.

IV. Sobrecarga do Inversor

A sobrecarga do inversor é uma falha ocasionalmente reportada. Os mecanismos de relatório variam, mas geralmente são:

1. Método de acumulação térmica: o software calcula um valor de acumulação térmica com base na corrente (e possivelmente outros fatores) ao longo do tempo, comparando-o a um limite de projeto. Exceder o limite aciona uma falha de sobrecarga e desliga.
2. Característica inversa-tempo: com base na curva de sobrecarga projetada do inversor, o software calcula quanto tempo uma magnitude específica de sobrecorrente é permitida. O cronômetro inicia quando ocorre a sobrecorrente; exceder o tempo permitido aciona a falha e desliga.

A resolução e solução geralmente envolvem:

1. Verifique se o ciclo de trabalho da carga (tempos ON/OFF) adere à curva de sobrecarga do inversor. Ajuste ou reduza a corrente da carga para evitar exceder os limites de duração da curva.
2. Verifique se a potência do motor excede a classificação de carga contínua do inversor. Se a carga for realmente grande, selecione um inversor de maior potência.

V. Travamento do Motor

O travamento do motor é outra falha ocasionalmente reportada pelos inversores. Essencialmente, o inversor comanda o motor para atingir uma certa velocidade e gera uma torque significativo, mas o motor falha em girar corretamente, permanecendo em uma condição de travamento.

Condições tipicamente necessárias para acionar uma falha de travamento do motor:

1. A corrente de torque de feedback excede o limite de corrente de travamento configurado e esta condição dura mais que o tempo de travamento configurado.
2. Durante este período, a velocidade real do motor está abaixo do limite de frequência de travamento configurado.
3. O inversor não está operando no modo de controle V/f (pois o V/f não possui feedback de velocidade, a detecção de travamento não é possível).

A resolução e solução de falhas de travamento do motor geralmente envolvem:

1. Verifique se uma força externa está fisicamente impedindo a rotação do motor. Elimine a causa.
2. Ajuste os parâmetros de frequência de travamento e limite de corrente de travamento de acordo com as necessidades da aplicação.
3. Verifique se a potência do motor/carga excede a capacidade do inversor. Se sim, selecione um inversor adequadamente dimensionado.