起重机变频器故障处理及维护

宗华 李宽

变频器故障种类繁多，本篇文章主要讲述变频器过电压保护故障和相关处理

1.    变频器过电压故障保护

变频器过电压故障保护是变频器中间直流电压达到危险程度后采取的保护措施，使变频器停止运行，导致设备无法正常工作。因此必须采取措施消除过电压，防止故障的发生。由于变频器与电机的应用场合不同，产生过电压的原因也不相同，所以应根据具体情況采取相应的对策。在变频器实际运行中引起此故障的原因较多，可以采取的措施也较多，在处理此类故障时要分析清楚故障原因，有针对性的采取相应的措施去处理。

2.    变频器过电压的危害

变频器过电压主要是指其中间直流回路过电压，中间直流回路过电压主要危害有以下几点：

（1）     引起电动机磁路饱和。对于电动机来说，电压主过高必然使电机铁芯磁通增加，可能导致磁路饱和，励磁电流过大，从面引起电机温升过高;

（2）     损害电动机绝缘。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;

（3）     对中间直流回路滤波电容器寿命有直接影响，严重时会引起电容器爆裂。一般变频器厂家一般将中间直流回路过电压值限定在DC800V左右，一旦其电压超过限定值，变频器将按限定要求跳闸保护。

3.    产生变频器过电压的原因

过电压的原因产生的一般来自两个方面：

（1）     来自电源输入侧的过电压，变频器正常情况下的电源电压为380V，允许误差为- 5%～+10%，经三相桥式全波整流后中间直流的峰值为591V，个别情况下电源线电压达到450V，其峰值电压也只有636V，并不算很高，一般电源电压不会使变频器因过电压跳闸。电源输入侧的过电压主要是指电源侧的冲击过电压，如雷电引起的过电压、补偿电容在合闸或断开时形成的过电压等，主要特点是电压变化率dv/dt和幅值都很大。

（2）     来自负载侧的过电压从变频器负载侧可能引起过电压的情况及主要原因：

①起重机变频器减速时间参数设定相对较小及未使用变频器减速过电压自处理功能。当变频器拖动大惯性负载，其减速时间设定的比较小，在减速过程中，变频器输出频率下降的速度比较快，而负载惯性比较大，电动机处于发电状态，而变频器没有能量处理单元或其作用有限，因而导致变频器中间直流回路电压升高，就会出现过电压跳闸故障。大多数变频器为了避免跳闸，专门设置了减速过电压的自处理功能，如果在减速过程中，直流电压超过了设定的电压上限值，变频器的输出频率将不再下降，待直流电压下降到设定值以下后再继续减速。如果减速时间设定不合适，又没有利用减速过电压的自处理功能，就可能出现此类故障。

②起重机因生产工艺要求在限定时间内减速至规定频率或停止运行工艺流程限定了负载的减速时间，造成设定相关参数也不能减缓这一故障，系统也没有采取处理多余能量的措施，也极易引发过压跳闸故障。

③当起重机电动机所传动的位能负载下放时，电动机将处于再生发电制动状态位能负载下降过快，过多回馈能量超过中间直流回路及其能量处理单元的承受能力，过电压故障也会发生。

④变频器负载突降会使负载的转速明显上升，使负载电机进入再生发电状态，从负载侧向变频器中间直流回路回馈能量，短时间内能量的集中回馈，超过中间直流回路及其能量处理单元的承受能力引发过电压故障。

4.    变频器过电压故障常见故障及对策

主要对策：

①在起重机电源输入侧增加了电涌保护器或串联电抗器，从而减少变频器电源输入侧有冲击过电压、雷电引起的过电压、补偿电容在合闸或断开时形成的过电压。

②重新对起重机变频器减速时间参数进行优化设定

③采用增加泄放电阻的方法。一般小于7.5kW的变频器在出厂时内部中间直流回路均装有控制单元和泄放电阻，大于7.5kW的变频器需根据实际情况外加控制单元和泄放电阻，为中间直流回路多余能量释放提供通道，是一种常用的泄放能量的方法。其不足之处是能耗高，可能出现频繁投切或长时间投运，致使电阻温度升高、设备损坏。

④在输入侧增加逆变电路的方法。处理变频器中间直流回路能量最好的方法就是在输入侧增加逆变电路，可以将多余的能量回馈给电网

⑤采用在中间直流回路上增加适当电容的方法。中间直流回路电容对其电压稳定、提高回路承受过电压的能力起着非常重要的作用。适当增大回路的电容量或及时更换运行时间过长且容量下降的电容器是解决变频器过电压的有效方法。