摘要： 變頻器過電壓主要是由于變頻器輸出轉(zhuǎn)動慣量太大，導(dǎo)致電動機進入發(fā)電狀態(tài)（相當于發(fā)電機），這時就會造成變頻器過電壓。由于變頻器與電機的應(yīng)用場合不同，產(chǎn)生過電壓的原因也不同。本文闡述了鋼管傳動線變頻器的一次故障分析與處理。

關(guān)鍵詞：變頻器；過電壓報警；鋼管傳送線

1 鋼管傳動線簡介

      我公司有一防腐分廠，專門用于輸油輸氣等鋼質(zhì)管道的內(nèi)外防腐。車間內(nèi)有多條運輸鋼管用傳動線， 主要傳動方式為兩排實心輪胎使鋼管螺旋式前進，一排作為主動輪由三相異步電機驅(qū)動，另一排作為從動輪。如圖1所示：

圖1

1 鋼管傳動線變頻器過電壓報警帶來的損失

      變頻器過電壓主要是指中間直流回路過電壓，其引起的危害諸多。例如引起電動機磁路飽和、損害電動機絕緣、對中間直流回路濾波電容器壽命產(chǎn)生直接影響等。所以一般變頻器廠家將中間直流回路過電壓值進行限定，一旦電壓超過限定值，變頻器便產(chǎn)生過電壓報警。但是對于一個連續(xù)生產(chǎn)的防腐生產(chǎn)線來講，一次的過電壓報警的損失是十分嚴重的。變頻器報警會導(dǎo)致整條生產(chǎn)線的停車，進而造成廢品。重新開車浪費大量原材料（工藝要求），造成的廢品需要扒去原有防腐層再重新進入生產(chǎn)程序，處理這樣的一根防腐管的費用為幾千元。

2 變頻器過電壓原因

一般情況下變頻器過電壓主要原因來自以下兩個方面

1) 來自電源輸入側(cè)的過電壓

      正常情況下的電源電壓為380V，允許誤差為-5%~+10%，經(jīng)三相橋式全波整波后中間直流的峰值為590V，個別情況下的電源電壓達到450V，其峰值電壓也只有630V，并不算很高，一般電源電壓不會使變頻器因過電壓跳閘。電源輸入側(cè)的過電壓主要是指電源側(cè)的沖擊過高，如雷電引起的過電壓、補償電容在合閘或斷開時形成的過電壓等，主要特點是電壓變化率dv/dt和幅值都很大。

2）來自負載側(cè)的過電壓

       主要是指由于某種原因使電動機處于再生發(fā)電狀態(tài)，即電機處于的實際轉(zhuǎn)速比變頻器頻率設(shè)定的同步轉(zhuǎn)速高的狀態(tài)，負載在傳動系統(tǒng)中所儲存的機械能經(jīng)電機轉(zhuǎn)換成電能，通過逆變器的6個續(xù)流二極管回饋到變頻器的中間直流回路中。此時的逆變器處于整流狀態(tài)，如果變頻器中沒有采取消耗這些能量的措施，這些能量將會導(dǎo)致中間直流回路的電容器的電壓上升。達到限定值即跳閘保護。

4 故障現(xiàn)象

      車間內(nèi)其中有一條鋼管傳動線由三臺變頻器驅(qū)動三臺交流電機控制，三臺變頻器的頻率由一個電位器聯(lián)動控制亦可由三個電位器單動控制(如圖2所示)，通常生產(chǎn)時使用一個電位器聯(lián)動控制，便于頻率調(diào)節(jié)。某日，一臺維修過的變頻器投入使用后，操作人員反映傳動線頻繁故障報警。維修人員到現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)有一臺變頻器顯示主回路過電壓報警故障，根據(jù)以往經(jīng)驗一般是在鋼管加速時由于人為操作失誤,未及時松開加速按鍵，造成加速中的鋼管頂?shù)角懊嬲Ｋ俣冗\行的鋼管，致使前面的鋼管及傳動輪被加速運行（我們稱之為頂管現(xiàn)象），電機產(chǎn)生反饋電壓造成變頻器過電壓報警，即上述變頻器過電壓原因中的來自負載側(cè)的過電壓報警。維修人員在現(xiàn)場核實發(fā)現(xiàn)并非人為原因造成。

圖2

5 故障查找、分析與處理

      讓操作人員操作，維修人員監(jiān)視故障變頻器，發(fā)現(xiàn)其它兩臺變頻器運行在24Hz時，故障變頻器卻運行在22Hz。由此分析故障原因，定是由于一根鋼管在穿越兩個不同頻率段的傳動線時，致使頻率較慢的變頻器過電壓報警。在查看故障變頻器的參數(shù)后，發(fā)現(xiàn)此變頻器的參數(shù)與其它正常工作的變頻器參數(shù)完全一樣。同樣型號的變頻器、同樣的參數(shù)、同一個電位器調(diào)節(jié)，卻調(diào)節(jié)出了不同的頻率。分析應(yīng)是由于維修后的出廠設(shè)置有偏差或硬件問題導(dǎo)致信號輸出偏差。但在為保生產(chǎn)又無備件的情況下，只能試圖其它方法以最快的時間進行處理。

      技術(shù)人員嘗試用參數(shù)調(diào)節(jié)使故障變頻器達到正常運行頻率。首先在看到故障變頻器正常運行時較其它兩臺變頻器少2Hz的情況下，通過計算調(diào)節(jié)偏置參數(shù)增加4%，預(yù)想問題可以得已解決。但在試運行的時候發(fā)現(xiàn)，故障變頻器的v/f曲線與其它兩臺變頻的v/f曲線出現(xiàn)了交叉點（如圖3所示）。當變頻器運行在20Hz時，三臺變頻器的頻率是一致的。當?shù)陀?0Hz時，故障變頻器略高于其實它兩臺變頻器的頻率。當高于20Hz時，故障變頻器開始低于其它兩臺變頻器的運行頻率。由此判斷，并非是故障變頻器的偏置出現(xiàn)問題，而v/f曲線的斜率較正常v/f曲線出現(xiàn)負偏差(如圖4所示)。技術(shù)人員調(diào)整故障變頻器的增益參數(shù)，通過多次調(diào)試，將故障變頻器的增益參數(shù)鎖在110%（其它兩臺變頻器增益參數(shù)為出廠設(shè)置值—100%），此時故障變頻器的v/f曲線斜率與其它兩臺變頻器的v/f曲線斜率恰好相同。試運行，一切正常，生產(chǎn)得已恢復(fù)。

                    圖3                                        圖4

6 小結(jié)

      經(jīng)過長期實踐總結(jié)，鋼管傳動線變頻器過電壓故障主要有以下原因造成：

      1) 人為操作失誤：在鋼管加速時由于操作失誤未及時松開加速按鍵，造成加速中的鋼管頂?shù)角懊嬲Ｋ俣冗\行的鋼管，致使前面的鋼管及傳動輪被加速運行，電機產(chǎn)生反饋電壓造成變頻器過電壓報警。

      2) 傳動線螺距差異較大：即不同位置實心輪胎的旋轉(zhuǎn)角度相差過大，造成鋼管行進速度不一致。在較高速度生產(chǎn)的情況下，靠改變電機頻率來實現(xiàn)追管已不能滿足連續(xù)生產(chǎn)需求時，調(diào)整生產(chǎn)線時員工會人為增加追管處實心輪胎的角度來增加鋼管的前進螺距(鋼管旋轉(zhuǎn)一圈所行進的距離)，但如果調(diào)整過大或不合適時亦會造成頂管現(xiàn)象。

      3) 變頻器自身原因：如文中所述。

      4) 理論上還有一種為來自輸入側(cè)的過電壓報警，但在實際處理問題中并不多見。