摘要： 变频器过电压主要是由于变频器输出转动惯量太大，导致电动机进入发电状态（相当于发电机），这时就会造成变频器过电压。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。本文阐述了钢管传动线变频器的一次故障分析与处理。

关键词：变频器；过电压报警；钢管传送线

1 钢管传动线简介

      我公司有一防腐分厂，专门用于输油输气等钢质管道的内外防腐。车间内有多条运输钢管用传动线， 主要传动方式为两排实心轮胎使钢管螺旋式前进，一排作为主动轮由三相异步电机驱动，另一排作为从动轮。如图1所示：

图1

1 钢管传动线变频器过电压报警带来的损失

      变频器过电压主要是指中间直流回路过电压，其引起的危害诸多。例如引起电动机磁路饱和、损害电动机绝缘、对中间直流回路滤波电容器寿命产生直接影响等。所以一般变频器厂家将中间直流回路过电压值进行限定，一旦电压超过限定值，变频器便产生过电压报警。但是对于一个连续生产的防腐生产线来讲，一次的过电压报警的损失是十分严重的。变频器报警会导致整条生产线的停车，进而造成废品。重新开车浪费大量原材料（工艺要求），造成的废品需要扒去原有防腐层再重新进入生产程序，处理这样的一根防腐管的费用为几千元。

2 变频器过电压原因

一般情况下变频器过电压主要原因来自以下两个方面

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%，经三相桥式全波整波后中间直流的峰值为590V，个别情况下的电源电压达到450V，其峰值电压也只有630V，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高，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，即电机处于的实际转速比变频器频率设定的同步转速高的状态，负载在传动系统中所储存的机械能经电机转换成电能，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，如果变频器中没有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。达到限定值即跳闸保护。

4 故障现象

      车间内其中有一条钢管传动线由三台变频器驱动三台交流电机控制，三台变频器的频率由一个电位器联动控制亦可由三个电位器单动控制(如图2所示)，通常生产时使用一个电位器联动控制，便于频率调节。某日，一台维修过的变频器投入使用后，操作人员反映传动线频繁故障报警。维修人员到现场检查，发现有一台变频器显示主回路过电压报警故障，根据以往经验一般是在钢管加速时由于人为操作失误,未及时松开加速按键，造成加速中的钢管顶到前面正常速度运行的钢管，致使前面的钢管及传动轮被加速运行（我们称之为顶管现象），电机产生反馈电压造成变频器过电压报警，即上述变频器过电压原因中的来自负载侧的过电压报警。维修人员在现场核实发现并非人为原因造成。

图2

5 故障查找、分析与处理

      让操作人员操作，维修人员监视故障变频器，发现其它两台变频器运行在24Hz时，故障变频器却运行在22Hz。由此分析故障原因，定是由于一根钢管在穿越两个不同频率段的传动线时，致使频率较慢的变频器过电压报警。在查看故障变频器的参数后，发现此变频器的参数与其它正常工作的变频器参数完全一样。同样型号的变频器、同样的参数、同一个电位器调节，却调节出了不同的频率。分析应是由于维修后的出厂设置有偏差或硬件问题导致信号输出偏差。但在为保生产又无备件的情况下，只能试图其它方法以最快的时间进行处理。

      技术人员尝试用参数调节使故障变频器达到正常运行频率。首先在看到故障变频器正常运行时较其它两台变频器少2Hz的情况下，通过计算调节偏置参数增加4%，预想问题可以得已解决。但在试运行的时候发现，故障变频器的v/f曲线与其它两台变频的v/f曲线出现了交叉点（如图3所示）。当变频器运行在20Hz时，三台变频器的频率是一致的。当低于20Hz时，故障变频器略高于其实它两台变频器的频率。当高于20Hz时，故障变频器开始低于其它两台变频器的运行频率。由此判断，并非是故障变频器的偏置出现问题，而v/f曲线的斜率较正常v/f曲线出现负偏差(如图4所示)。技术人员调整故障变频器的增益参数，通过多次调试，将故障变频器的增益参数锁在110%（其它两台变频器增益参数为出厂设置值—100%），此时故障变频器的v/f曲线斜率与其它两台变频器的v/f曲线斜率恰好相同。试运行，一切正常，生产得已恢复。

                    图3                                        图4

6 小结

      经过长期实践总结，钢管传动线变频器过电压故障主要有以下原因造成：

      1) 人为操作失误：在钢管加速时由于操作失误未及时松开加速按键，造成加速中的钢管顶到前面正常速度运行的钢管，致使前面的钢管及传动轮被加速运行，电机产生反馈电压造成变频器过电压报警。

      2) 传动线螺距差异较大：即不同位置实心轮胎的旋转角度相差过大，造成钢管行进速度不一致。在较高速度生产的情况下，靠改变电机频率来实现追管已不能满足连续生产需求时，调整生产线时员工会人为增加追管处实心轮胎的角度来增加钢管的前进螺距(钢管旋转一圈所行进的距离)，但如果调整过大或不合适时亦会造成顶管现象。

      3) 变频器自身原因：如文中所述。

      4) 理论上还有一种为来自输入侧的过电压报警，但在实际处理问题中并不多见。