引言

過電壓是指在工頻下交流電壓均方根值超過額定值的10%，并且持續(xù)時間>1min的長時間電壓變動現(xiàn)象。過電壓的出現(xiàn)是由于設備的瞬間負荷增大，通常在設備感性或容性負載接通或斷開情況下容易發(fā)生。變頻器設備在實際使用中產(chǎn)生直流過電壓會使變頻器設備出現(xiàn)故障，影響正常生產(chǎn)使用。而當變頻器設備出現(xiàn)直流過電壓時，變頻器設備的電壓就會迅速上升到700V左右，變頻器設備為保護整體設備的安全穩(wěn)定會自行切斷電源，導致變頻器設備停止工作。

1.1 電源直流過電壓

電源直流過電壓是指由于變頻器設備電壓過高現(xiàn)象，電源直流過電壓引發(fā)原因通常是由于巨大的電源電壓導致直流母線中的電壓值遠遠超過額定值，而隨著我國科技水平的逐漸提高，變頻器設備也獲得非常大的進步和改善，目前市場環(huán)境中常見的變頻器設備輸入電壓已經(jīng)能夠達到460V，因此由于電源影響而產(chǎn)生的電源直流過電壓情況越來越小。

1.2 負載直流過電壓

負載直流過電壓也叫再生直流過電壓，產(chǎn)生原因主要是由于變頻器設備的電動機轉(zhuǎn)速過快，當電動機設備轉(zhuǎn)速明顯超過變頻器設定的轉(zhuǎn)速后，負載傳動系統(tǒng)中儲存的大量機械能就會全部轉(zhuǎn)化為電能，由于大量多余電能無法得到及時處理和消耗，這些新產(chǎn)生的電能會通過變頻器二極管對電容器進行充電，會導致變頻器設備內(nèi)的電壓值迅速上升，進而產(chǎn)生直流過電壓。負載直流過電壓在設備實際使用中經(jīng)常出現(xiàn)，同時由于負載直流過電壓具有一定隱蔽性使管理人員難以及時察覺，進而使變頻器設備出現(xiàn)故障、損害現(xiàn)象。

通常產(chǎn)生再生直流過電壓的臨界值為變頻器設備消耗量的20%，如果產(chǎn)生的電能量低于變頻器設備消耗量的20%，通過變頻器設備和電動機設備就能夠?qū)a(chǎn)生的電能消耗掉，不會產(chǎn)生直流過電壓現(xiàn)象。如果產(chǎn)生的電能超過變頻器設備消耗量的20%，變頻器和電動機就無法全部消耗產(chǎn)生的電能，多余電能會對電容器進行充電，進而產(chǎn)生直流過電壓影響設備正常使用。

直流過電壓的產(chǎn)生會造成變頻器設備出現(xiàn)故障甚至損壞現(xiàn)象，直流過電壓引發(fā)的危害主要分為以下幾點：

(1)電動機設備出現(xiàn)磁路飽和現(xiàn)象。當電動機的電壓上升后，電動機內(nèi)部的磁通量會明顯增加，進而致磁路呈現(xiàn)出飽和現(xiàn)象，長時間處于磁路飽和現(xiàn)象工作就會使電動機設備內(nèi)部溫度逐漸升高，進而引發(fā)電動機設備燒毀損壞。

(2)電動機設備自身的絕緣壽命受到影響。由于產(chǎn)生直流過電壓，電動機設備輸出電壓帶來的脈沖增加，強烈脈沖會對電動機設備自身絕緣壽命造成嚴重危害。

(3)影響變頻器中電容器設備的使用壽命。當出現(xiàn)直流過電壓時，由于產(chǎn)生大量電能會對電容器設備進行充電，而大量充電會導致電容器出現(xiàn)爆炸現(xiàn)象，即使沒有爆炸，過量的充電也會讓電容器容量受到損傷。

由于直流過電壓產(chǎn)生會對電子設備造成無法挽回的影響，因此管理人員要提高對直流過電壓的重視度，通過適當?shù)慕鉀Q措施來減少直流過電壓造成的影響和損害。

3.1 增加變頻器設備制動電阻

針對直流過電壓產(chǎn)生原因，管理人員可以適當增加變頻器設備上的制動電阻，通過制動電阻來消耗產(chǎn)生的大量電能，以此來減少直流過電壓產(chǎn)生幾率。通常變頻器設備中都帶有制動電阻和制動單元，但當變頻器內(nèi)產(chǎn)生的電能量過大時，現(xiàn)有制動單元無法滿足電能消耗需求，因此可以適當增加制動電阻來加以控制。增加制動電阻的方法能夠有效減少直流過電壓的產(chǎn)生幾率，但存在的缺點在于制動電阻增大會使變頻器設備整體能量消耗量明顯增加，運行成本上升；同時由于制動電阻的長時間運行，電阻設備自身的溫度長時間處于比較高的狀態(tài)下，容易造成電阻設備損壞現(xiàn)象。

3.2 輸入側(cè)增加逆變電路

在變頻器設備輸入側(cè)增加逆變電路是目前市場環(huán)境中非常成熟的解決措施之一。通過增設逆變電路的方法能夠有效處理回路中存在的大量多余電能，將電能通過回饋電網(wǎng)的方式加以處理解決。增設逆變電路的缺點在于整體成本過高、實際操作難度大，因此在一些小型生產(chǎn)機構(gòu)中難以得到有效使用。

3.3 在變頻器直流回路上適當增加電容

電容是影響直流回路承受能力的重要因素，因此增加電容式是減少直流過電壓產(chǎn)生幾率的有效措施之一。管理人員可以定期對電容器進行檢查，將一些使用時間比較久、磨損老化程度嚴重的電容器設備及時加以更換，或者將現(xiàn)有的電容器設備更換為容量更大的設備進行使用。電容器設備的電容量增大后，由于直流過電壓造成的充電現(xiàn)象對電容器設備的危害程度就會減少，以此來確保變頻器設備在生產(chǎn)使用中的安全性。

2022年3月初我公司原料AB磨選粉機電機由原來的異步電動機加減速機驅(qū)動，改為永磁電機直驅(qū)，筆者有幸第一次接觸永磁電機安裝及調(diào)試工作。從設備組裝吊裝落位安裝，到電氣安裝接線上電調(diào)試，整個過程幾乎完美。但是還是出了問題，原設備用的是ACS800變頻器，新電機用的是ACS880變頻器，永磁直驅(qū)電機在開始上電調(diào)試階段還算穩(wěn)定，但偶爾會報直流過電壓故障(3210或3130)，但隨著立磨生產(chǎn)逐步加量永磁直驅(qū)電機運行極不穩(wěn)定，經(jīng)常跳停，嚴重影響正常生產(chǎn)使用，經(jīng)過多方面了解最終確定解決方案，給ACS880變頻器增加能耗單元制動電阻，增裝能耗單元后徹底解決了直流過電壓故障。

問題雖然解決了，但也對公司的生產(chǎn)經(jīng)營造成一定影響，為避免類似問題再次發(fā)生，筆者進行深度總結(jié)思考。

我公司永磁直驅(qū)設備產(chǎn)生直流過電壓屬于負載性直流過電壓，問題出現(xiàn)源于設備人員對工藝系統(tǒng)風不太了解，系統(tǒng)風對設備啟動運轉(zhuǎn)的影響程度沒有精確考量，未考慮到永磁直驅(qū)設備的負載風葉會隨系統(tǒng)風產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，從而影響設備正常啟動，由此引發(fā)變頻器直流過電壓故障。

變頻器直流過電壓的解決措施有多種，我公司采用增加制動電阻的方法解決了該問題，通過制動電阻來消耗產(chǎn)生的大量電能，以此來減少直流過電壓的產(chǎn)生幾率。目前我公司使用的變頻器正常工作時直流電壓為570V左右，設置制動電阻的啟動電壓略高于正常電壓10V即可，設置過高易引發(fā)過壓故障停機，設置低于正常工作的直流電壓會使制動電阻一直處于工作狀態(tài)，易造成電阻箱高溫導致設備損壞。

綜上所述，直流過電壓是影響變頻器設備正常生產(chǎn)使用的關(guān)鍵因素，因此相關(guān)人員需要提高對直流過電壓的重視，針對常見的再生直流過電壓，可以通過增加變頻器設備的制動電阻、輸入側(cè)增加逆變電路、增加直流回路電容等方式來減少直流過電壓的產(chǎn)生幾率，為變頻器設備正常使用的安全性和穩(wěn)定性提供保障。

在引用新技術(shù)、新設備時需要進行多方面技術(shù)論證，從機、電、工藝專業(yè)角度充分分析論證技術(shù)方案的可實施性，以及可能發(fā)生的問題并提出解決方案，確保項目實施順利達標完成。

作者：梁學然

企業(yè)：《淶水金隅冀東環(huán)保科技有限公司》

來源：《中國水泥》

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