電壓波動對變頻器影響的解決措施

楊樂　韓博

摘要：電源系統的動作有很多沖擊負荷和間歇負荷。另外，電源系統中各種短路故障的發生可以容易地導致網格電壓的短期且快速的變化。該電壓變動對使用矢量閉環控制的頻率變換器產生很大的影響，并且也影響生產。結合實際情況，我們解釋了電壓波動對頻率變換器的影響，并提出了過電壓和過電壓的解。

關鍵詞：電壓波動;變頻器;措施

一、電壓波動對變頻器的影響

電壓波動是指一系列變化或RMS電壓的連續變化。主要是由伴隨沖擊負荷的馬達的啟動和運行引起的。

1.過電壓對變頻器的影響

一般的逆變器電路的基本構成是整流電路和逆變器電路，整流電路是電源頻率交流整流器。逆變器電路利用可調頻率和電壓將交流電反轉到直流。頻率轉換速度調整設備通常采用AC-AC-AC電壓模式。逆變器過電壓一般指的是中間DC電路過電壓，其危害主要包括以下三點：首先，柵極電壓的上升增加了電機電路的磁通量，這容易引起磁電路的飽和，增加了勵磁電流，引起過多的溫度上升;其次，柵極電壓的上升使中間DC電路電壓上升。而且，逆變器的輸出電壓脈沖振幅過大，對電機的絕緣壽命有很大影響。那個對中間的DC電路的過濾器·電容壽命帶來大的影響，連電容器也使之破裂。

2.欠電壓對變頻器的影響

頻率轉換器包括許多功率器件，例如GTO，IGBT，IGCT。這些功率裝置通常具有特定過載容量。如果網格過電壓的幅度小且持續時間短，則對功率裝置的正常動作幾乎不產生影響。如果網格電壓下降過大且持續時長，逆變器的開關電源將不開始振蕩，控制電源的輸出將停止，或電力將下降。容易引起逆變器控制系統故障，無法切斷電源裝置，對逆變器造成損傷。

二、解決變頻器抗電壓波動能力的措施

1.過電壓故障解決措施

為了解決網格過電壓對頻率變換器的影響，在頻率變換器的中間DC電路中有效且及時地處理過多的能量，需要同時防止或減少向頻率變換器的中間DC電路的過多的能量供給，由電力網生成的過電壓在某個容許值內。

（1）作為吸收裝置，設置了浪涌吸收裝置和系列反應堆。脈沖過電壓、雷電感應過電壓及補償電容器是反相器輸入端過電壓的主要原因。由于這種隱患，浪涌吸收裝置或串聯反應器可以安裝在頻率轉換器上以防止。浪涌吸收裝置是在逆變器與電動機的U、V、W相的電力線與這些電力線之間連接半導體浪涌吸收元件。當兩個端子之間的電壓達到預定值或更高時，這些半導體浪涌吸收器具有電流流和電壓鉗位的特性。串聯電抗器可以減少電容器組的突入電流倍數和突入頻率，改善短路阻抗，減少短路電容，減少短路電流，降低動作電容器組引起的過電壓振幅，避免電網的過電壓保護開始。

（2）調整頻率轉換器的設置參數。另外，在過程流中負荷減速時間沒有限制的情況下，在設定頻率變換器的減速時間參數的情況下，設定為中間電路不產生過電壓的狀態。為了避免負載的動能釋放得太快，特別是對于具有由頻率轉換器控制的大負載慣性的設備來說，不會太短。為了防止頻率變換器在過電流觸發的限制時間內，需要設定反相器失速的自我調整功能，設定頻率變換器的頻率數值，或使頻率減速來降低控制裝置的速度。

（3）加大放電電阻。放電電阻是在能量存儲元件的兩端并聯的電阻器，提供能量存儲元件的能量消耗路徑，使電路安全。這種電阻被稱為放電電阻。二極管（例如具有并聯電感器（繼電器包）的二極管）。目前，低功率頻率轉換器一般在制造中的內部中間DC電路中使用控制裝置和放電電阻來設計，但是高功率逆變器向中間DC電路提供用于釋放過剩能量井的信道。因此，為了防止過電壓，需要根據過程要求增大放電電阻。

（4）反相器電路添加。反相器電路的基本功能是將來自中間DC電路的DC功率輸出在控制電路的控制下以任意可調整的頻率和電壓轉換為AC電源。通過在逆變器的輸入側追加逆變器電路，可以將逆變器的直流電路的剩余能量反饋到網格。但是，成本高，技術要求復雜。

（5）對中間DC電路施加適當的電容。根據頻率轉換器的電容及中間DC電路的電流及電壓估計，能夠將適當的電容施加到中間DC電路，這能夠使電路電壓穩定化，提高承受過電壓的電路的能力。在設計階段，可以選擇更大容量的頻率轉換器來有效地防止過電壓的影響。

（6）降低功率頻率電源電壓。現在，一般使用的頻率轉換器的電源側是能夠控制的整流橋，其特征是高電源電壓，產生中間直流電路的電壓也增加。例如，當電源電壓為380V時，頻率轉換器的直流電路電壓為537V。在轉換器的位置接近變壓器的情況下，輸入電壓通常為400V以上，成為中間DC電路的過大電壓。因此，如果條件成立，則可以使用變壓器的抽頭機通過低電壓齒輪的配置來降低電源電壓，從而提高頻率轉換器的過電壓能力。

2.欠電壓故障解決措施

（1）安裝電源用UPS（無停電電源裝置）。當正常交流電源被切斷時，來自電池的DC輸出被轉換成連續的AC電源裝置。逆變器搭載了ups電源后，為了防止逆變器過電壓的觸發，可以充分利用“電壓損失”和零開關時間功能。換言之，一旦電源失去電壓并立即斷開，UPS就立即通過逆變器轉換向頻率轉換器供電，以維持頻率轉換器的正常操作。保護頻率轉換器的軟件和硬件免受損傷，確保逆變器控制器的穩定工作。

（2）請減少低電壓保護值，擴大控制器的加速時間。現在，當許多頻率轉換器的電源降低到其額定值的約90%時，頻率轉換器可以跳躍和停止。因此，為了提高頻率變換器的耐電壓功能，能夠根據指令適當地調整頻率變換器的低電壓保護值。同時，由于由頻率轉換器控制的電氣設備的加速時間短、加速度非常高，所以電源電壓被快速下拉，從而根據制造過程要求產生逆變器的電壓。可以適當地擴展由頻率轉換器控制的設備的加速時間，并且可以降低功率網格電壓下降對頻率轉換器的影響。使用PID技術控制器時，請減少系統的響應，減少P和I，延長濾波時間。

總結：

換言之，頻率轉換器在調試和使用過程中發生各種故障，其中網格電壓波動影響最大。因此，在設置頻率轉換器的情況下，必須根據技術過程的性質、頻率轉換器本身的參數、防止過電壓或過電壓的危害的控制系統的狀態采取相應的措施。為了防止電壓變動頻率變換，變頻器內部電路破損，保證逆變器安全穩定的動作。

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