变频器过电压故障原理及解决措施

变频器故障时经常遇到变频器过电压保护这种问题，所谓变频器的过电压，是指变频器电压超过额定电压，变频器过电压保护就是由于变频器过电压而产生的。造成变频器过电压的原因主要有两种：变频器电源过电压和变频器再生过电压。

电源过电压是指因电源电压过高而使直流母线电压超过额定值。而现在大部分变频器的输进电压最高可达460V，因此电源引起的过电压极为少见。产生变频器再生过电压主要有以下原因：当大GD2（飞轮力矩）负载减速时变频器减速时间设定过短；电机受外力影响（风机、牵伸机）或位能负载（电梯、起重机）下放。由于这些原因，使电机实际转速高于变频器的指令转速，也就是说，电机转子转速超过了同步转速，这时电机的转差率为负，转子绕组切割旋转磁场的方向与电动机状态时相反，其产生的电磁转矩为阻碍旋转方向的制动转矩。所以电动机实际上处于发电状态，负载的动能被 “再生”成为电能。

再生能量经逆变部续流二极管对变频器直流储能电容器充电，使直流母线电压上升，这就是变频器再生过电压。因再生过电压的过程中产生的转矩与原转矩相反，为制动转矩，因此再生过电压的过程也就是再生制动的过程。换句话说，消除了再生能量，也就进步了制动转矩。假如再生能量不大，因变频器与电机本身具有 20%的再生制动能力，这部分电能将被变频器及电机消耗掉。若这部分能量超过了变频器与电机的消耗能力，直流回路的电容将被过充电，变频器的过电压保护功能动作，使运行停止。为避免这种情况的发生，必须将这部分能量及时的处理掉，同时也进步了制动转矩，这就是再生制动的目的。

变频器过电压的防护措施根据变频器过电压产生的原因不同而不同。对于在停车过程中产生的过电压现象，假如对停车时间或位置无特殊要求，那么可以采用延长变频器减速时间或自由停车的方法来解决。自由停车是指变频器将主开关器件断开，让电机自由滑行停止。

如果对停车时间或停车位置有要求，则可以采用直流制动功能。也就是将电机减速到一定频率后，在电机定子绕组中通进直流电，形成一个静止的磁场。电机转子绕组切割这个磁场而产生一个制动转矩，使负载的动能变成电能以热量的形式消耗于电机转子回路中，因此这种制动又称作能耗制动。在直流制动的过程中实际上包含了再生制动与能耗制动两个过程。这种制动方法效率仅为再生制动的30-60％，制动转矩较小。由于将能量消耗于电机中会使电机过热，所以制动时间不宜过长。而且直流制动开始频率，制动时间及制动电压的大小均为人工设定，不能根据再生电压的高低自动调节，因而直流制动不能用于正常运行中产生的过电压，只能用于停车时的制动。

对于减速（从高速转为低速，但不停车）时因负载的GD2（飞轮转矩）过大而产生的过电压，可以采取适当延长减速时间的方法来解决。实在这种方法也是利用再生制动原理，延长减速时间只是控制负载的再生电压对变频器的充电速度，使变频器本身的20%的再生制动能力得到利用。至于那些由于外力的作用而使电机处于再生状态的负载，因其正常运行于制动状态，再生能量过高无法由变频器本身消耗掉，因此不可能采用直流制动或延长减速时间的方法。

再生制动与直流制动相比，具有较高的制动转矩，而且制动转矩的大小可以跟据负载所需的制动力矩（即再生能量的高低）由变频器的制动单元自动控制。因此再生制动最适用于在正常工作过程中为负载提供制动转矩。