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变频器保护功能详解

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:通常变频器本身一般都有比较完善的保护功能,熟悉这些功能对于正确使用变频器极其重要。变频器为了实现过电流保护,需要从变频器的硬件和软件两个方面采取措施。当积分值超过一定值以后,逆变器的保护功能开始发挥作用。在以上几种情况下,变频器的过电压保护功能动作。新型变频器都有较完善的欠电压保护功能,一般欠电压不到15ms时,变频器仍能继续运行,若超过15ms,变频器将停止。

变频器保护功能详解

通常变频器本身一般都有比较完善的保护功能,熟悉这些功能对于正确使用变频器极其重要。

1.过电流保护 当变频器的输出侧发生短路或者电动机堵转时,变频器将流过很大的电流,从而造成电力电子器件的损坏。为了防止过电流,变频器设置有过电流保护电路。当电流超过某一数值时,变频器通过自关断电力电子器件切断输出电流,或者调整电动机的运行状态,减小变频器的输出电流。例如电动机的起动时间设置过短或转动惯量太大时,起动时常会发生过电流,这时可以重新设置起动时间。对于新型变频器,允许变频器运行一段时间,变频器的输出频率保持不变。

变频器为了实现过电流保护,需要从变频器的硬件和软件两个方面采取措施。例如,变频器逆变桥中同一桥臂的上下两个逆变器件在不断交替导通的工作过程中出现异常,使一个器件已经导通,而另一个器件还未来得及关断,引起两个器件间“直通”,使直流电压的正、负极间处于短路状态。此时,主电路电力电子器件驱动电路中的过电流检测和保护电路动作,封锁驱动信号,对变频器实现快速保护。同时,保护电路向CPU发出中断信号,CPU据此进行相应的处理。

2.过载保护 过载保护功能主要是保护电动机的。通常在电动机控制电路中,采取具有反时限特性的热继电器来进行过载保护。当流经热继电器中双金属片的电流所产生的热效应超过一定值以后,双金属片由于膨胀系数的差异将切断主电路,从而保护电动机不至损坏。热继电器具有反时限功能。

在用变频器给电动机供电时,可以在系统软件中设置热继电器保护功能。其原理是对逆变器的输出电流在一定时间间隔内进行积分处理,积分值反映电动机发热的积累效应。当积分值超过一定值以后,逆变器的保护功能开始发挥作用。

3.电压保护 电压保护分为过电压保护和欠电压保护。

(1)当电源电压突然升高,或者电动机降速时,反馈能量来不及释放,使电动机的再生电流增加,主电路直流电压超过过电压检测值,形成再生过电压。另外,在SPWM控制方法中,电路是以系统脉动的方式进行工作的,由于电路中存在着绕组电感和线路分布电感,在每个脉冲的上升和下降过程中,会产生峰值很大的脉冲电压,这个脉冲电压叠加到直流电压上,就形成具有破坏作用的脉冲高压。在以上几种情况下,变频器的过电压保护功能动作。

对于电源电压的上限,一般规定不超过电网额定电压的10%,例如电源线电压为380V时,其上限值为420V。有些进口变频器的最高工作电压可达460V。对于降速时的过电压,可以采取暂缓降速的方法来防止变频器跳闸。用户可以设定一个电压的限定值Uset。在降速过程中,直流电压UD>Uset时,则暂停降速,当UD降至Uset以下时,再继续降速。而对脉冲过电压的保护,通常采用吸收电路的方法来解决。

(2)变频器产生欠电压的原因主要有以下几个方面:

①电源电压过低,主电路直流电压降到欠电压检测值以下;或者电源突然断相。(www.xing528.com)

②对于没有瞬停再起动功能的变频器,出现瞬间停电的情况。

③变频器中的电子元器件损坏,限流电阻长时间接入,负载电流得不到及时补充,导致直流电压下降而引起欠电压。

欠电压首先会引起电动机的转矩下降,然后使电动机的电流急剧增大。新型变频器都有较完善的欠电压保护功能,一般欠电压不到15ms时,变频器仍能继续运行,若超过15ms,变频器将停止。

4.其他保护

(1)反接保护:所谓反接,是指将变频器的输入端接交流电动机,而将变频器的输出端接工频电源。当输出端接入三相工频电源时,逆变桥的续流二极管构成三相整流桥。在没有充电电阻时,直接对电容进行充电,由于有极性电容的静态电阻很小,充电电流非常大,往往在上电的瞬间就将续流二极管损坏。对于采用数字化控制技术的变频器,系统上电后,CPU首先执行“反接保护”程序,根据检测到的异步电动机定子的电压、频率,进行相应的处理:或者使系统正常运行,或者进行重合闸转速追踪处理,或者进行反接保护处理。当进行反接保护处理时,用户可以根据系统提供的信息,将变频器的主电路切离电源,并将输入输出端重新接线。

(2)制动电阻过热保护:制动电阻的标称功率是按短时运行选定的,所以,一旦通电时间过长,就会过热,这时应暂停使用,待电阻冷却后再使用。

(3)逆变功率模块的过热保护:逆变功率模块是变频器内产生热量的主要部件,也是变频器中最重要的电子器件,所以各变频器都在其散热板上配置了过热保护器件。

(4)负载侧接地保护:当电动机的绕组或变频器到电动机之间的传输线中有一相接地,将导致三相电流的不平衡,变频器一旦检测出三相电流不平衡时,将立即进行保护。

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