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电压波动对变频器影响的解决措施(1)

在供电系统在运行中,存有大量冲击性负荷与间歇性负荷,加之供电系统各种短路故障的发生都很容易造成电网电压出现短时、快速地变化,这种电压波动对采用矢量闭环控制的变频器影响很大,甚至导致其跳停,影响生产。结合实际,首先对电压波动对变频器的影响进行阐述,然后提出变频器过电压与变频器欠电压各自解决措施。

1电压波动对变频器的影响

电压波动是指电压均方根值的一系列变动或连续的改变。主要有带冲击负载的电动机启动与运行、反复短时工作负载、大型电动机启动、供电系统短路以及供电线路遭遇雷击电等原因引起。

1.1过电压对变频器的影响

通用变频器的基本组成电路是整流电路和逆变电路两部分,整流电路是将工频交流电整流成直流电。逆变电路再将直流电逆变成频率和电压可调的交流电。变频调速装置一般是均采用交一直一交电压模式。变频器过电压一般是指中间直流回路过电压,其危害主要有以下三点:一是电网电压升高会增加电机铁芯磁通,很容易造成磁路饱和,加大励磁电流,导致电机温升过大,损伤电机;二是电网电压升高会使中间直流回路电压升高后,变频器输出电压的脉冲幅度过大,对电机绝缘寿命有很大的影响;三是对中间直流回路滤波电容器寿命影响很大,甚至会引起电容器爆裂。

1.2欠电压对变频器的影响

变频器具有GTO、IGBT以及IGCT等众多功率性的器件,这些功率性器件通常有一定的过载能力,当电网欠电压幅度较小,持续时间较短时,对功率器件正常运行影响不大,当电网电压降幅过大,持续时间长时,变频器的开关电源无法起振,控制电源的输出停止或输出功率下降。很容易造成变频器控制系统发生紊乱,功率器件不能进行关断,给变频器造成损害。

2解决变频器抗电压波动能力的措施

2.1过电压故障解决措施

解决电网过电压对变频器的影响,主要思路是对变频器中间直流回路多余能量进行有效及时处理,同时要预防或者降低多余能量馈送到变频器的中间直流回路,让电网产生的过电压处于一定的允许值内。

1)装设浪涌吸收装置或者串联电抗器作为吸收装置

电网的冲击过电压、雷电导致过电压以及补偿电容在合闸或断开时是造成变频器输入端过电压的主要原因。对于此类隐患,可以在变频器装设浪涌吸收装置或者串联电抗器预防。浪涌吸收装置就是在连接逆变器和电动机的U、V、W相的各动力线间、以及这些动力线和地之间,分别连接半导体浪涌吸收元件。这些半导体浪涌吸收元件在两端子间达到规定的电压以上就流过电流并箝位电压的特性。串联电抗器能够降低电容器组的涌流倍数和涌流频率,提高短路阻抗,减小短路容量,降低短路电流,减小操作电容器组引起的过电压幅值,避免电网过电压保护等作用,是抑制过电压有效方法。

2)调整变频器已设定的参数

如果工艺流程中对负载减速时间不限定,在设置变频器减速时间参数时,以不引起中间回路过电压为限为条件设定,不能太短,避免出现负载动能释放太快情况,尤其是变频器所控制负载惯性较大的设备,减速参数要适当增加;如果生产工艺流程对负载减速时间有一定的要求,为预防变频器在限定时间内出现过电压跳停,要设定变频器失速自整定功能,也可设定变频器的频率值,通过减缓频率降低所控制设备的转速。

3)增加泄放电阻

泄放电阻就是在储能元件两端并联的电阻,给储能元件提供一个消耗能量的通路,使电路安全。这个电阻叫泄放电阻。可以是二极管,如电感(继电器线包)并联的二极管。当前功率较小变频器一般在制造时内部中间直流回路都设计了控制单元与泄放电阻,而大功率的变频器为给其中间直流回路能够很好的释放多余的能量提供通道,应该根据工艺需要增加泄放电阻,从而预防过电压。

4)增加逆变电路

逆变电路基本作用是在控制电路的控制下,将中间的直流电路输出的直流电源转换为频率和电压都任意可调的交流电源,在变频器的输入侧增加逆变电路,可以使变频器中间直流回路多余的能量回馈给电网。但造价较高,技术要求复杂。

来源:《硅谷》
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