擂台一:变频器在什么情况下可能出现过电压?出现过电压时变频器怎样进行过电压保护?请详细回答,附有相关图形解释的更佳!
擂台二:变频器在什么情况下可能出现欠电压?欠电压的原因有哪些?相关调整和保护措施有哪些?请详细回答,附有相关图形解释的更佳!
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擂台一:变频器在什么情况下可能出现过电压?出现过电压时变频器怎样进行过电压保护?
产生变频器过电压的原因
3.1 过电压的原因
一般能引起中间直流回路过电压的原因主要来自以下两个方面:
(1) 来自电源输入侧的过电压
正常情况下的电源电压为380V,允许误差为-5%~+10%,经三相桥式全波整流后中间直流的峰值为591V,个别情况下电源线电压达到450V,其峰值电压也只有636V,并不算很高,一般电源电压不会使变频器因过电压跳闸。电源输入侧的过电压主要是指电源侧的冲击过电压,如雷电引起的过电压、补偿电容在合闸或断开时形成的过电压等,主要特点是电压变化率dv/dt和幅值都很大。
(2) 来自负载侧的过电压
主要是指由于某种原因使电动机处于再生发电状态时,即电机处于实际转速比变频频率决定的同步转速高的状态,负载的传动系统中所储存的机械能经电动机转换成电能,通过逆变器的6个续流二极管回馈到变频器的中间直流回路中。此时的逆变器处于整流状态,如果变频器中没采取消耗这些能量的措施,这些能量将会导致中间直流回路的电容器的电压上升。达到限值即行跳闸。
3.2 从变频器负载侧可能引起过电压的情况及主要原因
从变频器负载侧可能引起过电压的情况及主要原因如下:
(1) 变频器减速时间参数设定相对较小及未使用变频器减速过电压自处理功能。
当变频器拖动大惯性负载时,其减速时间设定的比较小,在减速过程中,变频器输出频率下降的速度比较快,而负载惯性比较大,靠本身阻力减速比较慢,使负载拖动电动机的转速比变频器输出的频率所对应的转速还要高,电动机处于发电状态,而变频器没有能量处理单元或其作用有限,因而导致变频器中间直流回路电压升高,超出保护值,就会出现过电压跳闸故障。
大多数变频器为了避免跳闸,专门设置了减速过电压的自处理功能,如果在减速过程中,直流电压超过了设定的电压上限值,变频器的输出频率将不再下降,暂缓减速,待直流电压下降到设定值以下后再继续减速。如果减速时间设定不合适,又没有利用减速过电压的自处理功能,就可能出现此类故障。
(2) 工艺要求在限定时间内减速至规定频率或停止运行
工艺流程限定了负载的减速时间,合理设定相关参数也不能减缓这一故障,系统也没有采取处理多余能量的措施,必然会引发过压跳闸故障。
(3) 当电动机所传动的位能负载下放时,电动机将处于再生发电制动状态
位能负载下降过快,过多回馈能量超过中间直流回路及其能量处理单元的承受能力,过电压故障也会发生。
(4) 变频器负载突降
变频器负载突降会使负载的转速明显上升,使负载电机进入再生发电状态,从负载侧向变频器中间直流回路回馈能量,短时间内能量的集中回馈,可能会中间直流回路及其能量处理单元的承受能力引发过电压故障。
(5) 多个电机拖动同一个负载时,也可能出现这一故障,主要由于没有负荷分配引起的。以两台电动机拖动一个负载为例,当一台电动机的实际转速大于另一台电动机的同步转速时,则转速高的电动机相当于原动机,转速低的处于发电状态,引起了过电压故障。处理时需加负荷分配控制。可以把变频器输出特性曲线调节的软一些
(6) 变频器中间直流回路电容容量下降
变频器在运行多年后,中间直流回路电容容量下降将不可避免,中间直流回路对直流电压的调节程度减弱,在工艺状况和设定参数未曾改变的情况下,发生变频器过电压跳闸几率会增大,这时需要对中间直流回路电容器容量下降情况进行检查。
4 过电压故障处理对策
对于过电压故障的处理,关键一是中间直流回路多余能量如何及时处理;二是如何避免或减少多余能量向中间直流回路馈送,使其过电压的程度限定在允许的限值之内。下面是主要的对策:
(1) 在电源输入侧增加吸收装置,减少过电压因素
对于电源输入侧有冲击过电压、雷电引起的过电压、补偿电容在合闸或断开时形成的过电压可能发生的情况下,可以采用在输入侧并联浪涌吸收装置或串联电抗器等方法加以解决。
(2) 从变频器已设定的参数中寻找解决办法
在变频器可设定的参数中主要有两点:
l 减速时间参数和变频器减速过电压自处理功能。在工艺流程中如不限定负载减速时间时,变频器减速时间参数的设定不要太短,而使得负载动能释放的太快,该参数的设定要以不引起中间回路过电压为限,特别要注意负载惯性较大时该参数的设定。如果工艺流程对负载减速时间有限制,而在限定时间内变频器出现过电压跳闸现象,就要设定变频器失速自整定功能或先设定变频器不过压情况下可减至的频率值,暂缓后减速至零,减缓频率减少的速度。
l 是中间直流回路过电压倍数。
(3) 分析工艺流程,在工艺流程中寻找解决办法
如我厂氢氧化铝捞取浮游物项目袋滤机系统,有8台50kW进料泵、4台30kW回流泵采用富士变频器调速,在袋滤机工作流程中每隔20~30min需要将吸附在滤布上的滤饼除去,除去滤饼的方法是使滤布的出料侧压力高于进料侧压力,形成较高的压差使料浆倒流来实现的。在蓄能阶段,进料泵闭环于流量参数,为了保持恒定流量,变频器的频率一直在提升,到了回流阶段,进料阀门突然关闭,进料泵变频器负载突降,电机进入再生发电状态,引发过电压故障。我们分析在蓄能阶段后期只要在袋滤机内形成满足去除滤饼所要求的压力即可,没有必要形成过高的压力,而使变频器运行于过高的频率段,对于此故障可以在蓄能阶段引入袋滤机内部压力值,达到所需压力即停止频率的上升。或可以在蓄能的整个阶段停止频率的上升,这样就可以大幅减少回流阶段负载侧能量向中间直流回路的回馈。这一点在DCS集散控制系统中是可以办到的。
如袋滤机系统中回流泵因2~3台袋滤机对滤布反冲洗时,循环卸料,时间短,流量大,料浆中混有空气,引起回流泵打空转,负载突减,使电动机处于再生制动工况,导致变频器中间直流回路过电压,变频器保护跳闸,对于这一故障,可以从工艺方面入手,在每台袋滤机的回流出口至回流槽处加缓冲槽,改变回流流量突变状况,减小流量变化对变频器的影响,解决过电压问题。
(4) 采用增加泄放电阻的方法
一般小于7.5kW的变频器在出厂时内部中间直流回路均装有控制单元和泄放电阻,大于7.5kW的变频器需根据实际情况外加控制单元和泄放电阻,为中间直流回路多余能量释放提供通道,是一种常用的泄放能量的方法。其不足之处是能耗高,可能出现频繁投切或长时间投运,致使电阻温度升高、设备损坏。
(5) 在输入侧增加逆变电路的方法
处理变频器中间直流回路能量最好的方法就是在输入侧增加逆变电路,可以将多余的能量回馈给电网。但逆变桥价格昂贵,技术要求复杂,不是较经济的方法。这样在实际中就限制了它的应用,只有在较高级的场合才使用。
(6) 采用在中间直流回路上增加适当电容的方法
中间直流回路电容对其电压稳定、提高回路承受过电压的能力起着非常重要的作用。适当增大回路的电容量或及时更换运行时间过长且容量下降的电容器是解决变频器过电压的有效方法。这里还包括在设计阶段选用较大容量的变频器的方法,是以增大变频器容量的方法来换取过电压能力的提高。
(7) 在条件允许的情况下适当降低工频电源电压
目前变频器电源侧一般采用不可控整流桥,电源电压高,中间直流回路电压也高,电源电压为380V、400V、450V时,直流回路电压分别为537V、565V、636V。有的变频器距离变压器很近,变频器输入电压高达400V以上,对变频器中间直流回路承受过电压能力影响很大,在这种情况下,如果条件允许可以将变压器的分接开关放置在低压档,通过适当降低电源电压的方式,达到相对提高变频器过电压能力的目的。
(8) 多台变频器共用直流母线的方法
至少两台同时运行的变频器共用直流母线可以很好的解决变频器中间直流回路过电压问题,因为任何一台变频器从直流母线上取用的电流一般均大于同时间从外部馈入的多余电流,这样就可以基本上保持共用直流母线的电压。使用共用直流母线存在的最大的问题应是共用直流母线保护上的问题,在利用共用直流母线解决过电压的问题时应注意这一点。
(9) 通过控制系统功能优势解决变频器过电压问题
在很多工艺流程中,变频器的减速和负载的突降是受控制系统支配的,可以利用控制系统的一些功能,在变频器的减速和负载的突降前进行控制,减少过多的能量馈入变频器中间直流回路。如对于规律性减速过电压故障,可将变频器输入侧的不可控整流桥换成半可控或全控整流桥,在减速前将中间直流电压控制在允许的较低值,相对加大中间直流回路承受馈入能量的能力,避免产生过电压故障。而对于规律性负载突降过电压故障,可利用控制系统如FOXBORO的DCS集散系统的控制功能,在负载突降前,将变频器的频率作适当提升,减少负载侧过多的能量馈入中间直流回路,以减少其引起的过电压故障。
擂台二:变频器在什么情况下可能出现欠电压?欠电压的原因有哪些?相关调整和保护措施有哪些?
一、变频器欠压故障的原因:
1、电源缺相
原因:当变频器电源缺相后,三相整流变成二相整流,在带上负载后,致使整流后的DC电压偏低,造成欠压故障。
对策:检查变频器电源的空开或接触器触点是否接触良好,触点电阻是否太大,输入电压是否正常等。
2、变频器内部直流回路的限流电阻或短路限流电阻的晶闸管损坏
原因:当限流电阻或短路限流电阻的晶闸管损坏时,变频器内部的滤波电容就不能充电,造成欠压故障。
对策:找到电阻或晶闸管损坏的原因(如电机频繁起动,变频器容量小和电机不匹配等),更换限流电阻或晶闸管。
3、同时工作或同时起动的变频器过多
原因:当多台变频器同时起动或工作时,会造成电网电压出现短暂的下降,当电压下降持续时间超过变频器允许的时间(一般变频器都有一个允许压降的最短时间)时,就会造成变频器的欠压故障。
对策:尽量减少同时起动或工作的变频器的台数,变频器输入侧加装AC电抗器,实在不行就增加供电变压器的容量。
4、外界或变频器之间的干扰
原因:外界的干扰或变频器间的互相干扰可能造成变频器检测电子线路非正常工作,导致变频器的误报警。
对策:增强变频器的抗干扰能力
第一,谈变频器过电压原因分析:电源电压过高,或者负载惯性太大而减速太快,导致负载的动能转换为电能反馈回直流母线,使得变频器过压,可以将变频器的减速斜坡时间调大,如果效果不佳或者工艺不允许,只能加能耗制动。给变频器直流母线接制动单元,再将制动电阻接到制动单元上,当母线电压大于制动单元阈值之后,制动电阻自动接通。制动单元和制动电阻的功率选择,须和负载制动时的能量匹配。
第二,变频器欠电压分析:一是电源电压是否过低或者不稳,二是变频器整理部分的电容器组是否因坏掉或年久导致自身容量不够,解决的办法是检查电源,或者更换电容器组。
此外,直流母线电压的检测电路出现问题,也可能报变频器过电压或欠电压故障。
变频器过电压现象在变频器在调试与使用过程中经常会遇到。过电压产生后,变频器为了防止内部电路损坏,其过电压保护功能将动作,使变频器停止运行,导致设备无法正常工作。因此必须采取措施消除过电压,防止故障的发生。由于变频器与电机的应用场合不同,产生过电压的原因也不同,所以应根据具体情况采取相应的对策。过电压的产生与再生制动所谓变频器的过电压,是指由于种种原因造成的变频器电压超过额定电压,集中表现在变频器直流母线的直流电压上。正常工作时,变频器直流部电压为三相全波整流后的平均值。若以380V线电压计算,则平均直流电压Ud=1.35U线=513V。
擂台一:变频器在什么情况下可能出现过电压?出现过电压时变频器怎样进行过电压保护?请详细回答,附有相关图形解释的更佳!
1) 来自电源输入侧的过电压
過壓:
1.輸入電壓過高;a.輸入電壓錯誤,直接損壞變頻器(一般損壞產品突波吸收器,部分損壞充電電容);
b.電壓超過過壓保護值,變頻器內部參數中,一般會設定給OV准位值,超過即過壓;這種產品偵測到即跳保護,變頻器停止輸出;
2.煞車不當,電機回灌,引起變頻器電容電壓超過OV准位值,產品跳OV保護,這種情況,通過調整煞車動作(如接煞車電阻,增加減速時間)
3.變頻器電壓偵測線路異常;一般變頻器的電壓參考都在直流部份採樣的,當採樣電路異常的時候,可能跳過壓保護,也可能欠壓保護;
4.欠壓,產品輸入電壓不夠,或者輸入電壓波形失真導致產品輸入後的DC電壓達不到正常工作的要求,
5.部分廠家的變頻器在缺相和欠壓保護沒有分開.可能是輸入欠相引起的
6.需要注意,接線的端子不夠緊密,也可能導致欠相;因為不緊,導致連接電阻變大,使輸入分壓過低;
上面是個人在平時使用的些經驗,請參考!
一、变频器的过电压是指由于种种原因造成的变频器电压超过额定电压,集中表现在变频器直流母线的直流电压上。
二、产生变频器过电压主要原因有:
1来自电源输入侧的过电压: 通常情况下的电源电压为380V,经三相桥式全波整流后中间直流的峰值为591V,个别情况下电源线电压达到450V,其峰值电压也只有636V,并不算很高,一般电源电压不会使变频器因过电压跳闸。电源输入侧的过电压主要是指电源侧的冲击过电压,如雷电引起的过电压、补偿电容在合闸或断开时形成的过电压等,主要特点是电压变化率dv/dt和幅值都很大。
2来自负载侧的过电压:主要是指由于某种原因使电动机处于再生发电状态时即电机处于实际转速比变频频率决定的同步转速高的状态,负载的传动系统中所储存的机械能经电动机转换成电能,通过逆变器的6个续流二极管回馈到变频器的中间直流回路中。如果变频器中没采取消耗这些能量的措施,这些能量将会导致中间直流回路的电容器的电压上升,达到限值即行跳闸。
负载侧引起过电压的情况主要有:
(1)变频器减速时间参数设定相对较小及未使用变频器减速过电压自处理功能。
(2)变频器负载突降。变频器负载突降会使负载的转速明显上升,使负载电机进入再生发电状态,从负载侧向变频器中间直流回路回馈能量,短时间内能量的集中回馈,可能会中间直流回路及其能量处理单元的承受能力引发过电压故障。
(3)多个电机拖动同一个负载时,也可能出现这一故障,主要由于没有负荷分配引起的。
(4)变频器中间直流回路电容容量下降 。
三、过电压故障处理对策
对于过电压故障的处理,关键一:中间直流回路多余能量如何及时处理;二:如何避免或减少多余能量向中间直流回路馈送,使其过电压的程度限定在允许的限值之内。下面是主要的对策:
1.在电源输入侧增加吸收装置,减少过电压因素
对于电源输入侧有冲击过电压、雷电引起的过电压、补偿电容在合闸或断开时形成的过电压可能发生的情况下,可以采用在输入侧并联浪涌吸收装置或串联电抗器等方法加以解决。
2.从变频器已设定的参数中寻找解决办法
在变频器可设定的参数中主要有两点:是减速时间参数和变频器减速过电压自处理功能。在工艺流程中如不限定负载减速时间时,变频器减速时间参数的设定不要太短,而使得负载动能释放的太快,该参数的设定要以不引起中间回路过电压为限,特别要注意负载惯性较大时该参数的设定。如果工艺流程对负载减速时间有限制,而在限定时间内变频器出现过电压跳闸现象,就要设定变频器失速自整定功能或先设定变频器不过压情况下可减至的频率值,暂缓后减速至零,减缓频率减少的速度。
3.通过控制系统功能优势解决变频器过电压问题
在很多工艺流程中,变频器的减速和负载的突降是受控制系统支配的,可以利用控制系统的一些功能,在变频器的减速和负载的突降前进行控制,减少过多的能量馈入变频器中间直流回路。如对于规律性减速过电压故障,可将变频器输入侧的不可控整流桥换成半可控或全控整流桥,在减速前将中间直流电压控制在允许的较低值,相对加大中间直流回路承受馈入能量的能力,避免产生过电压故障。而对于规律性负载突降过电压故障,可利用控制系统如SIEMENS的PLC系统的控制功能,在负载突降前,将变频器的频率作适当提升,减少负载侧过多的能量馈入中间直流回路,以减少其引起的过电压故障。
4.采用增加泄放电阻的方法
一般小于7.5kW的变频器在出厂时内部中间直流回路均装有控制单元和泄放电阻,大于7.5kW的变频器需根据实际情况外加控制单元和泄放电阻,为中间直流回路多余能量释放提供通道,是一种常用的泄放能量的方法。其不足之处是能耗高,可能出现频繁投切或长时间投运,致使电阻温度升高、设备损坏。
5.在输入侧增加逆变电路的方法
处理变频器中间直流回路能量最好的方法就是在输入侧增加逆变电路,可以将多余的能量回馈给电网。但逆变桥价格昂贵,技术要求复杂,不是较经济的方法。这样在实际中就限制了它的应用,只有在较高级的场合才使用。
6.采用在中间直流回路上增加适当电容的方法中间直流回路电容对其电压稳定、提高回路承受过电压的能力起着非常重要的作用。适当增大回路的电容量或及时更换运行时间过长且容量下降的电容器是解决变频器过电压的有效方法。这里还包括在设计阶段选用较大容量的变频器的方法,是以增大变频器容量的方法来换取过电压能力的提高。
7.在条件允许的情况下适当降低工频电源电压
目前变频器电源侧一般采用不可控整流桥,电源电压高,中间直流回路电压也高,电源电压为380V、400V、450V时,直流回路电压分别为537V、565V、636V。有的变频器距离变压器很近,变频器输入电压高达400V以上,对变频器中间直流回路承受过电压能力影响很大,在这种情况下,如果条件允许可以将变压器的分接开关放置在低压档,通过适当降低电源电压的方式,达到相对提高变频器过电压能力的目的。
8.多台变频器共用直流母线的方法
至少两台同时运行的变频器共用直流母线可以很好的解决变频器中间直流回路过电压问题,因为任何一台变频器从直流母线上取用的电流一般均大于同时间从外部馈入的多余电流,这样就可以基本上保持共用直流母线的电压。使用共用直流母线存在的最大的问题应是共用直流母线保护上的问题,在利用共用直流母线解决过电压的问题时应注意这一点。
变频器中间直流过电压故障是变频器的一个弱点,关键是要分清原因,结合变频器本身参数、控制系统状况和工艺流程等情况,才能制定相应的对策,只要认真对待,该过电压故障是不难解决的。
在母线电压过低时,变频器会报欠压故障,并封锁逆变器的脉冲输出,这是保护变频器器件不受损坏的一个重要而且必要的方法,变频器内部有母线电压检查机构,当母线电压测量值低于某个阈值后,变频器会报欠压故障。
造成直流母线欠电压的原因有很多,一般都有:
1首先是来自进线电压的影响。
在电压瞬间跌落时,变频器欠压停机;在电网恢复时,变频器自动再起动。
2其次是来自输出端的影响,即逆变器侧。
在电机加速时,电动机从变频器获得电能,并将其转化成动能。如果加速时间短,加速度很高,那么母线电压会被很快拉低,而造成欠电压故障。针对这种情况,一般的处理方法有:(1)延长加速时间 (2)如果使用了PID技术控制器,要降低系统响应,减P加I,延长滤波时间
3最后是硬件问题。 如果变频器内部的电压检测机构工作不正常,或者CPU处理机制出了问题,这些都不是设参数就能解决的,需要报修。用万用表测量母线电压,与变频器参数比较,如果母线电压测量值与显示值差异较大,可认为是变频器故障。 另外,还要排除最基本的电气故障:电源缺相;制动单元有直通现象
擂台一:变频器在什么情况下可能出现过电压?出现过电压时变频器怎样进行过电压保护?请详细回答,附有相关图形解释的更佳!
变频器的过电压主要有两种情况:
(1) 电源电压过高 变频器一般允许电源电压向上波动的范围是+10%,超过此范围时,应进行保护。
(2) 降速过快 如果将减速时间设定得太短,在再生制动过程中制动电阻来不及将能量放掉,致使直流回路电压过高,形成过高压。
除此以外,由于线路中有电感的原因,在过渡过程中也可能出现时间极短的瞬间过电压,这种过电压及其保护,不在本文讨论之列。
变频器怎样进行过电压保护
变频器的过电压信号一般是从直流部分取出的。当出现过电压信号时,微机系统将首先判别是否正在减速?如果是,则自动延长减速时间,减缓制动过程:如还不能使过电压信号很快消失时,则“跳闸”,以查明原因。
对于电源过电压,目前市场上的大部分变频器,一般都没有稳压装置,只能“跳闸”。
擂台二:变频器在什么情况下可能出现欠电压?欠电压的原因有哪些?相关调整和保护措施有哪些?请详细回答,附有相关图形解释的更佳!
变频器的欠电压主要有两个方面:
1、电源方面
(1) 电源电压低于额定电压的10%
(2) 电源缺相
2、主电路方面
(1) 整流器件损坏(断路):如图1,如果六个整流二极管中部分损坏,整流后的电压将下降。
(2) 限流电阻R未“切出”电路。图1中,电阻R的作用是限制电源刚合闸时,滤波电容C的充电电流的。当滤波电容上的电压上升到一定程度时,电阻R将被接触器KA的触头或晶闸管VT所短路,从而“切出”电路。
如果KA未动作或其触头接触不良,或晶闸管未导通,使电阻R长时间接入电路,将导致直流侧的欠电压。
图1