Общие неисправности инверторов и их решения

1. Перегрузка по току

Перегрузка по току является одним из наиболее часто встречающихся неисправностей при работе инвертора. Для лучшей защиты инвертора, как правило, реализуется многоуровневая защита от перегрузки по току. В зависимости от степени перегрузки, она может быть разделена на следующие ситуации: перегрузка силового модуля, аппаратная перегрузка и программная перегрузка. Обычно перегрузка силового модуля является самой высокоприоритетной неисправностью. Пороговая величина аппаратной перегрузки значительно ниже пороговой величины перегрузки силового модуля, но выше пороговой величины программной перегрузки. По скорости реакции аппаратное блокирование быстрее, чем программное.

Механизм сигнализации о перегрузке силового модуля обычно следующий: при превышении проводимого тока IGBT значением, в 6 раз превышающим номинальный ток (обычно не более 6 раз), аппаратная схема активирует сигнал FAULT на первичной стороне оптопары. Аппаратная схема затем блокирует выход PWM и одновременно передает этот сигнал на вывод контроллера. Программное обеспечение реагирует на этот сигнал через прерывание, немедленно прекращая и блокируя дальнейшую работу.

Механизм сигнализации о аппаратной перегрузке обычно следующий: с помощью аппаратного компаратора, когда обнаруживается превышение пороговой величины аппаратной перегрузки, аппаратная схема блокирует выход PWM и передает сигнал неисправности на вывод контроллера. Программное обеспечение реагирует через прерывание, немедленно прекращая работу.

Механизм сигнализации о программной перегрузке обычно следующий: после измерения трехфазных токов, программное обеспечение вычисляет RMS-значение. Это RMS-значение сравнивается с пороговой величиной программной перегрузки. Если оно превышает порог, фиксируется программная перегрузка, и инвертор останавливается.

Обычно устранение и решение проблем с перегрузкой по току может включать следующие шаги:

1. Если инвертор работал нормально и иногда фиксировалась перегрузка силового модуля, сначала попробуйте сбросить неисправность. Если сброс не помог, возможно, поврежден силовой модуль, и его необходимо заменить.
2. Если сброс успешен, рассмотрите, изменились ли условия работы (например, кратковременная перегрузка или заклинивание, вызывающие резкий скачок тока). Если причиной является внешнее отклонение, устраните его для поддержания стабильной работы. Если изменение намеренное (например, увеличенная нагрузка или ударная нагрузка), уменьшите скачки тока, увеличив время ускорения, отрегулируйте параметры PI цепей скорости/тока для оптимизации характеристик управления, или включите функцию предотвращения перегрузки по току.
3. Если сброс успешен, а внешние условия не изменились, проверьте выходную цепь инвертора на наличие короткого замыкания или пробоя на землю. Устраните найденные проблемы. Если их нет, наблюдайте за величиной тока в течение всего рабочего цикла. Если он стабилен и без значительных скачков, рассмотрите возможность электромагнитных помех и проверьте проводку и заземление.
4. При настройке, если легко возникают неисправности перегрузки по току, сначала проверьте правильность установки параметров инвертора и двигателя, включая соответствие мощности инвертора и двигателя. Если настройки верны, а мощность соответствует, но неисправность сохраняется, выполните динамическую идентификацию параметров, чтобы убедиться в точности параметров двигателя.
5. Если перегрузка происходит при запуске в режиме V/f, проверьте, не слишком ли высокое значение усиления момента, и, если необходимо, уменьшите его. Также проверьте, являются ли настройки V/f характеристики разумными, и, при необходимости, скорректируйте их.
6. Если запуск происходит, когда двигатель свободно вращается, возможна перегрузка. Дождитесь полной остановки двигателя перед запуском, или установите метод запуска "летящий старт" / "запуск с подхватом".

II. Перегрузка по напряжению

Перегрузка по напряжению также является одной из самых распространенных неисправностей инвертора. Для защиты инвертора, как правило, реализуется многоуровневая защита от перегрузки по напряжению. В зависимости от степени перегрузки, она обычно делится на аппаратную перегрузку и программную перегрузку.

Обычно пороговая величина аппаратной перегрузки выше, чем программная, и аппаратное блокирование быстрее. Механизм сигнализации о аппаратной перегрузке обычно следующий: с помощью аппаратного компаратора, когда напряжение постоянного тока превышает аппаратный порог, аппаратная схема блокирует выход PWM и передает сигнал контроллеру. Программное обеспечение реагирует через прерывание, прекращая работу.

Механизм сигнализации о программной перегрузке обычно следующий: после измерения напряжения постоянного тока, программное обеспечение сравнивает его с программным порогом. Если оно превышает порог, фиксируется программная перегрузка, и инвертор останавливается.

Устранение и решение проблем с перегрузкой по напряжению обычно включают:

1. Если значительная энергия регенерируется в сеть, проверьте, установлен ли и правильно ли размерирован тормозной резистор (BRU).
2. Если регенерируемая энергия невелика, попробуйте увеличить время замедления, чтобы уменьшить регенерацию, или отрегулируйте параметры PI цепей скорости/тока для улучшения характеристик управления.
3. Если регенерация небольшая, но происходят кратковременные скачки напряжения (например, внезапная потеря большой нагрузки) и точность остановки не критична, включите функцию предотвращения перегрузки по напряжению. Используйте ее осторожно, так как это может препятствовать своевременной остановке; не используйте, если точность остановки критична.
4. Если регенерируемая энергия очень мала, проверьте, не слишком ли высокое входное трехфазное напряжение.
5. Проверьте, не действует ли на двигатель внешняя сила (например, перевес). Если да, устраните эту силу.

III. Отсутствие фазы на входе

Отсутствие фазы на входе является еще одной относительно распространенной неисправностью инвертора. Механизмы обнаружения различаются в зависимости от производителя и модели, но обычно делятся на два типа:

1. Программное обнаружение: измеряются два линейных напряжения и преобразуются в фазные. Вычисляется несимметрия фаз, чтобы определить, есть ли отсутствие фазы.
2. Аппаратное обнаружение: специальная схема обнаруживает отсутствие фазы и передает сигнал контроллеру через вывод. Программное обеспечение отслеживает состояние этого вывода, чтобы определить отсутствие фазы.

Если обнаружено отсутствие фазы, фиксируется неисправность, и инвертор останавливается (или генерирует тревогу в некоторых случаях).

Устранение и решение обычно включают:

1. Проверьте целостность и надежность соединений трехфазного входного питания.
2. Убедитесь, что все фазы входного питания присутствуют (нет сгоревших предохранителей, не выбиты автоматические выключатели).
3. Если 1 и 2 подтверждены, наблюдайте за входным питанием и проверьте логику управления на наличие автоматических последовательностей отключения и подключения.

IV. Перегрузка инвертора

Перегрузка инвертора является иногда фиксируемой неисправностью. Механизмы обнаружения различаются, но обычно они следующие:

1. Метод теплового накопления: программное обеспечение вычисляет значение теплового накопления на основе тока (и, возможно, других факторов) во времени, сравнивая его с проектным порогом. Превышение порога вызывает неисправность перегрузки и остановку.
2. Инверсная временная характеристика: на основе проектной кривой перегрузки инвертора, программное обеспечение вычисляет, сколько времени допустимо для конкретного значения перегрузки по току. Таймер начинает отсчет при возникновении перегрузки; превышение допустимого времени вызывает неисправность и остановку.

Устранение и решение обычно включают:

1. Проверьте, соответствует ли цикл работы нагрузки (время включения/выключения) кривой перегрузки инвертора. При необходимости, отрегулируйте или уменьшите ток нагрузки, чтобы не превышать временные ограничения кривой.
2. Проверьте, превышает ли мощность двигателя номинальную мощность инвертора. Если нагрузка действительно большая, выберите инвертор с большей мощностью.

V. Заклинивание двигателя

Заклинивание двигателя является еще одной неисправностью, иногда фиксируемой инвертором. Суть в том, что инвертор командует двигателю достичь определенной скорости и выдает значительный момент, но двигатель не вращается должным образом, оставаясь в состоянии заклинивания.

Условия, необходимые для фиксации неисправности заклинивания двигателя:

1. Ток обратной связи по моменту превышает установленный пороговый ток заклинивания, и это состояние длится дольше установленного времени заклинивания.
2. В этот период фактическая скорость двигателя ниже установленного порога частоты заклинивания.
3. Инвертор не работает в режиме V/f (так как V/f не имеет обратной связи по скорости, обнаружение заклинивания невозможно).

Устранение и решение неисправностей заклинивания двигателя обычно включают:

1. Проверьте, нет ли внешней силы, препятствующей вращению двигателя. Устраните причину.
2. Отрегулируйте параметры пороговой частоты и тока заклинивания в соответствии с требованиями применения.
3. Проверьте, превышает ли мощность двигателя/нагрузки возможности инвертора. Если да, выберите подходящий по мощности инвертор.