西門子變頻器維修過(guò)電壓故障解決方法
一般能引起中間直流回路過(guò)電壓的原因主要來(lái)自以下兩個(gè)方面：
（1）來(lái)自電源輸入側(cè)的過(guò)電壓。以西門子S120為例，通常情況下，整流單元進(jìn)線電源電壓為380V，誤差不超過(guò)10%。變頻器工作的直流電壓為經(jīng)過(guò)三相橋式全波整流后的平均值，BLM整流模塊輸出電壓平均為560V，峰值也不會(huì)超過(guò)600V。個(gè)別情況下電源線電壓達(dá)到460V，其峰值電壓也不超過(guò)650V，并不算很高，因此一般情況下進(jìn)線電源不會(huì)導(dǎo)致變頻器過(guò)壓。如果在電源輸入側(cè)有強(qiáng)大的電壓沖擊時(shí)，如雷電等大的電磁干擾，則會(huì)導(dǎo)致變頻器過(guò)電壓。但此種情況并不多見(jiàn)。
（2）來(lái)自負(fù)載側(cè)的過(guò)電壓。變頻器過(guò)電壓主要來(lái)自負(fù)載側(cè)，原因主要有以下幾方面：當(dāng)電機(jī)帶動(dòng)大負(fù)載減速時(shí)，由于變頻器設(shè)置的減速斜坡時(shí)間過(guò)短，變頻器輸出頻率下降的較快，而負(fù)載由于自身慣性很難按照變頻器輸出頻率對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，即電機(jī)運(yùn)行速度比變頻器設(shè)定的速度要高，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過(guò)了同步轉(zhuǎn)速，此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)差率為負(fù)值，轉(zhuǎn)子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向與電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)狀態(tài)時(shí)相反，其電磁轉(zhuǎn)矩為阻礙電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。所以此時(shí)電機(jī)實(shí)際上處于發(fā)電狀態(tài)，負(fù)載的動(dòng)能被“再生”成為電能。再生能量通過(guò)變頻器中間的逆變回路對(duì)直流儲(chǔ)能電容器充電，使直流母線電壓上升，這就是再生過(guò)電壓。因變頻器與電機(jī)本身具有一定的消耗能力，這部分再生能量將被變頻器及電機(jī)消耗掉。若再生能量超過(guò)了變頻器與電機(jī)的能耗范圍，直流回路的儲(chǔ)能電容將會(huì)過(guò)度充電，變頻器由于自身的保護(hù)功能會(huì)動(dòng)作，使運(yùn)行停止。
3 過(guò)電壓的預(yù)防措施
變頻器在使用過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)電壓主要是由于負(fù)載側(cè)引起的再生過(guò)電壓，如上所述，預(yù)防直流母線過(guò)電壓就是要將負(fù)載減速或者是停車過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)多的能量消耗掉，常用的有如下方法：
（1）能量消耗法：在變頻器的直流回路中并聯(lián)一個(gè)制動(dòng)電阻，實(shí)時(shí)檢測(cè)變頻器運(yùn)行中直流母線的電壓，并設(shè)置合適的閾值來(lái)控制一個(gè)功率管的通斷。在直流母線電壓上升至設(shè)定的閾值時(shí)，功率管導(dǎo)通，將再生能量通入電阻，以熱能的形式消耗掉，從而防止直流電壓的上升。由于再生能量沒(méi)能得到利用，因此屬于能量消耗型。因?yàn)槟芰肯挠陔姍C(jī)之外的制動(dòng)電阻上，不會(huì)導(dǎo)致電機(jī)的過(guò)熱，因此可重復(fù)使用。西門子S120系列變頻器BLM型整流單元上可以配置制動(dòng)單元，并聯(lián)制動(dòng)電阻。當(dāng)直流母線電壓升高到720V時(shí)，制動(dòng)單元導(dǎo)通，將多余的能量泄放到制動(dòng)電阻上。下圖即為直流母線連接制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻的示意圖。
（2）能量回饋法：有些整流單元進(jìn)線側(cè)變流器是可逆的，當(dāng)有再生能量產(chǎn)生時(shí)，回饋給進(jìn)線電網(wǎng)，使再生能量得到完全利用。西門子公司推出的S120系列SLM電源模塊具備電網(wǎng)回饋的能力。當(dāng)負(fù)載制動(dòng)使直流母線電壓升高時(shí)，SLM電源模塊將多余的能量自動(dòng)回饋給進(jìn)線電網(wǎng)，保證母線電壓維持在一個(gè)正常的范圍。但是這種方法對(duì)電源的穩(wěn)定性要求較高。
（3）激活直流母線控制器：應(yīng)對(duì)直流側(cè)過(guò)壓的問(wèn)題，變頻器控制單元通過(guò)內(nèi)部PID算法，以保持直流側(cè)電壓不致過(guò)高為目的，自行給出頻率。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速有所降低，并且直流側(cè)電壓降低到設(shè)定的限值以內(nèi)后，繼續(xù)按減速斜坡減速。如果直流側(cè)電壓再次過(guò)高，控制器再次動(dòng)作。S120變頻器激活直流母線控制器的方法是將參數(shù)P1200設(shè)置為1，即激活母線電壓最大控制器。此種方法適合于由于負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大造成的過(guò)壓，并且在控制上沒(méi)有受控減速，因此有一定的局限性。
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