變頻器過壓與欠壓故障分析

變頻器過壓與欠壓故障分析

變頻器運行中，過壓與欠壓是常見的兩類故障。其本質是變頻器內部直流母線電壓的異常波動，超越了設定的閾值。今天，我們就來拆解這兩個故障，給您一份看得懂、用得上的排查指南。

一、變頻器過壓

過壓指直流母線電壓超過設定閾值，主要發生在減速制動階段，少數情況下來自電源側。

核心原因

1.再生制動能量積累（主要原因）

當電機因外部負載驅動，實際轉速超過變頻器輸出頻率對應的同步轉速時，電機進入發電狀態。產生的電能通過逆變器反送至直流母線，導致電壓抬升。

典型工況：

大慣量負載（如風機、離心機）的快速減速。

位能性負載（如提升機、電梯）的下行過程。

2.電源側電壓異常

電網電壓本身過高，超出變頻器輸入范圍。

雷電或操作過電壓引起的浪涌沖擊。

3.制動組件失效

制動電阻未連接、阻值選型過大或已損壞。

制動單元（控制制動電阻通斷的IGBT模塊）故障。

處理措施

1.參數調整與優化

延長減速時間：通過增大減速時間參數，降低再生能量的產生速率，使其在變頻器及外圍組件的能力范圍內被消耗。

啟用與優化制動功能：合理設置制動使用率、直流制動電壓與時間等參數，確保制動功能在需要時能及時、有效地投入。

2.加裝或檢查外部制動組件

制動電阻與制動單元：對于頻繁制動或制動劇烈的應用，必須加裝匹配的制動電阻和制動單元，為再生能量提供專用的泄放通道。

能量回饋單元：對于大功率且持續發電的場合，可選用能量回饋單元，將再生電能逆變為工頻交流電回饋電網，實現節能。

3.檢查機械與負載

檢查設備是否存在機械卡澀或配置不合理，導致電機持續處于被拖拽的發電狀態。

二、變頻器欠壓

欠壓指直流母線電壓低于正常運行所需的低值，問題主要集中于電源側及變頻器主回路。

核心原因

1.電源輸入問題

電網電壓過低：因線路壓降或電網本身原因，導致輸入電壓長期偏低。

瞬時停電或電壓驟降：上級電源開關跳閘、接觸器觸點不良或線路虛接導致供電中斷。

主回路連接故障：輸入端子松動、斷路器或熔斷器接觸電阻過大。

2.大容量設備沖擊

同一供電母線上，有大功率設備啟動，引起電網電壓瞬時跌落。

3.變頻器內部故障

預充電回路故障：限流電阻損壞或其并聯的接觸器（或繼電器）未正常吸合，導致直流母線無法建立正常電壓。

整流模塊損壞：部分整流二極管或IGBT損壞，導致整流輸出電壓不足。

直流母線電解電容老化：電容容量下降，濾波效果變差，帶載時電壓急劇跌落。

電壓檢測電路故障：采樣電阻或運算放大器等元件損壞，導致誤報警。

處理措施

1.檢查與優化電源側

測量輸入電壓：使用萬用表測量變頻器輸入端子（R/S/T或L1/L2/L3）的電壓，確保其在允許范圍內且三相平衡。

緊固連接部件：檢查并緊固所有電源接線端子和開關器件觸點。

檢查電氣元件：確認輸入側斷路器、接觸器、熔斷器工作正常，無觸點燒蝕。

電源隔離或增容：將變頻器與頻繁啟動的大功率設備從變壓器處分開供電，或考慮增大變壓器容量。

2.參數設置調整

啟用瞬時停電再啟動功能：在電網不穩定的場合，設置此功能可使變頻器在短暫電壓跌落恢復后，自動重試運行，避免不必要的停機。

3.變頻器內部診斷與維修

上電診斷：變頻器上電時，注意聽內部接觸器是否有清晰的吸合聲。若無，預充電回路可能存在故障。

外觀檢查：在完全斷電并確認直流母線電容已放電完畢后，檢查電解電容是否有鼓包、漏液跡象。

檢修：若懷疑整流模塊、檢測電路等內部元件損壞，應交由技術人員進行檢測與更換。

三、故障排查邏輯總結

為解決問題，建議遵循以下排查流程：

1.確認故障信息：記錄是過壓還是欠壓，以及發生的具體工況（啟動、運行、減速或停機時）。

2.區分故障類型：

過壓：重點排查減速制動過程與制動組件。

欠壓：重點排查電源輸入與主回路連接。

3.執行排查步驟：

先外部，后內部：檢查電源、接線、外圍組件及負載。

先參數，后硬件：在確保硬件連接無誤后，嘗試通過參數優化解決問題。

判斷：若以上步驟無效，再考慮變頻器內部故障或進行硬件升級（如加裝制動單元）。

過壓與欠壓故障的排除，依賴于對變頻器工作原理和現場應用工況的深刻理解。通過系統性的分析與排查，絕大多數問題都能得到有效定位與解決，從而保障設備的穩定、連續運行。

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