电压波动对变频器影响的解决措施

杨乐　韩博

摘要：电源系统的动作有很多冲击负荷和间歇负荷。另外，电源系统中各种短路故障的发生可以容易地导致网格电压的短期且快速的变化。该电压变动对使用矢量闭环控制的频率变换器产生很大的影响，并且也影响生产。结合实际情况，我们解释了电压波动对频率变换器的影响，并提出了过电压和过电压的解。

关键词：电压波动;变频器;措施

一、电压波动对变频器的影响

电压波动是指一系列变化或RMS电压的连续变化。主要是由伴随冲击负荷的马达的启动和运行引起的。

1.过电压对变频器的影响

一般的逆变器电路的基本构成是整流电路和逆变器电路，整流电路是电源频率交流整流器。逆变器电路利用可调频率和电压将交流电反转到直流。频率转换速度调整设备通常采用AC-AC-AC电压模式。逆变器过电压一般指的是中间DC电路过电压，其危害主要包括以下三点：首先，栅极电压的上升增加了电机电路的磁通量，这容易引起磁电路的饱和，增加了励磁电流，引起过多的温度上升;其次，栅极电压的上升使中间DC电路电压上升。而且，逆变器的输出电压脉冲振幅过大，对电机的绝缘寿命有很大影响。那个对中间的DC电路的过滤器·电容寿命带来大的影响，连电容器也使之破裂。

2.欠电压对变频器的影响

频率转换器包括许多功率器件，例如GTO，IGBT，IGCT。这些功率装置通常具有特定过载容量。如果网格过电压的幅度小且持续时间短，则对功率装置的正常动作几乎不产生影响。如果网格电压下降过大且持续时长，逆变器的开关电源将不开始振荡，控制电源的输出将停止，或电力将下降。容易引起逆变器控制系统故障，无法切断电源装置，对逆变器造成损伤。

二、解决变频器抗电压波动能力的措施

1.过电压故障解决措施

为了解决网格过电压对频率变换器的影响，在频率变换器的中间DC电路中有效且及时地处理过多的能量，需要同时防止或减少向频率变换器的中间DC电路的过多的能量供给，由电力网生成的过电压在某个容许值内。

（1）作为吸收装置，设置了浪涌吸收装置和系列反应堆。脉冲过电压、雷电感应过电压及补偿电容器是反相器输入端过电压的主要原因。由于这种隐患，浪涌吸收装置或串联反应器可以安装在频率转换器上以防止。浪涌吸收装置是在逆变器与电动机的U、V、W相的电力线与这些电力线之间连接半导体浪涌吸收元件。当两个端子之间的电压达到预定值或更高时，这些半导体浪涌吸收器具有电流流和电压钳位的特性。串联电抗器可以减少电容器组的突入电流倍数和突入频率，改善短路阻抗，减少短路电容，减少短路电流，降低动作电容器组引起的过电压振幅，避免电网的过电压保护开始。

（2）调整频率转换器的设置参数。另外，在过程流中负荷减速时间没有限制的情况下，在设定频率变换器的减速时间参数的情况下，设定为中间电路不产生过电压的状态。为了避免负载的动能释放得太快，特别是对于具有由频率转换器控制的大负载惯性的设备来说，不会太短。为了防止频率变换器在过电流触发的限制时间内，需要设定反相器失速的自我调整功能，设定频率变换器的频率数值，或使频率减速来降低控制装置的速度。

（3）加大放电电阻。放电电阻是在能量存储元件的两端并联的电阻器，提供能量存储元件的能量消耗路径，使电路安全。这种电阻被称为放电电阻。二极管（例如具有并联电感器（继电器包）的二极管）。目前，低功率频率转换器一般在制造中的内部中间DC电路中使用控制装置和放电电阻来设计，但是高功率逆变器向中间DC电路提供用于释放过剩能量井的信道。因此，为了防止过电压，需要根据过程要求增大放电电阻。

（4）反相器电路添加。反相器电路的基本功能是将来自中间DC电路的DC功率输出在控制电路的控制下以任意可调整的频率和电压转换为AC电源。通过在逆变器的输入侧追加逆变器电路，可以将逆变器的直流电路的剩余能量反馈到网格。但是，成本高，技术要求复杂。

（5）对中间DC电路施加适当的电容。根据频率转换器的电容及中间DC电路的电流及电压估计，能够将适当的电容施加到中间DC电路，这能够使电路电压稳定化，提高承受过电压的电路的能力。在设计阶段，可以选择更大容量的频率转换器来有效地防止过电压的影响。

（6）降低功率频率电源电压。现在，一般使用的频率转换器的电源侧是能够控制的整流桥，其特征是高电源电压，产生中间直流电路的电压也增加。例如，当电源电压为380V时，频率转换器的直流电路电压为537V。在转换器的位置接近变压器的情况下，输入电压通常为400V以上，成为中间DC电路的过大电压。因此，如果条件成立，则可以使用变压器的抽头机通过低电压齿轮的配置来降低电源电压，从而提高频率转换器的过电压能力。

2.欠电压故障解决措施

（1）安裝电源用UPS（无停电电源装置）。当正常交流电源被切断时，来自电池的DC输出被转换成连续的AC电源装置。逆变器搭载了ups电源后，为了防止逆变器过电压的触发，可以充分利用“电压损失”和零开关时间功能。换言之，一旦电源失去电压并立即断开，UPS就立即通过逆变器转换向频率转换器供电，以维持频率转换器的正常操作。保护频率转换器的软件和硬件免受损伤，确保逆变器控制器的稳定工作。

（2）请减少低电压保护值，扩大控制器的加速时间。现在，当许多频率转换器的电源降低到其额定值的约90%时，频率转换器可以跳跃和停止。因此，为了提高频率变换器的耐电压功能，能够根据指令适当地调整频率变换器的低电压保护值。同时，由于由频率转换器控制的电气设备的加速时间短、加速度非常高，所以电源电压被快速下拉，从而根据制造过程要求产生逆变器的电压。可以适当地扩展由频率转换器控制的设备的加速时间，并且可以降低功率网格电压下降对频率转换器的影响。使用PID技术控制器时，请减少系统的响应，减少P和I，延长滤波时间。

总结：

换言之，频率转换器在调试和使用过程中发生各种故障，其中网格电压波动影响最大。因此，在设置频率转换器的情况下，必须根据技术过程的性质、频率转换器本身的参数、防止过电压或过电压的危害的控制系统的状态采取相应的措施。为了防止电压变动频率变换，变频器内部电路破损，保证逆变器安全稳定的动作。

参考文献

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