变频器直流过压故障分析及处理方法

变频直流过压故障产生的主要有电源输入侧引起的过电压现象，负载侧引起的过电压现象，以及变频内部损坏出现的过电压现象。

过电压主要表现在变频器直流母线的直流电压上。正常工作时，变频器的直流电压为三相全波整流后的平均值，若以线电压 380V 计算，则平均直流电压 Ud=1.35U 线=513V。当过电压发生时，直流母线的储能电容将被充电，当电压上升到 800V 左右，变频器保护动作。

变频器原理图

一、电源输入侧过电压分析

过电压主要表现在变频器直流母线（原理图 P1 处）的直流电压上。正常工作时，变频器的直流电压为三相全波整流后的平均值，若以线电压 380V 计算，则平均直流电压 Ud=1.35U 线=513V。当过电压发生时，直流母线的储能电容将被充电，当电压上升到 800V 左右，变频器保护动作。电源输入侧的过电压一般由雷电引起的过电压、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。

二、变频器内部过电压分析

检查变频器输入侧和负载侧均问题，断开负载侧故障仍出现过压故障，可以判断变频器内部故障。电压检测信号的信号采集，多取自中间直流回路 PN 端 530V 直流电压，所以最直接的检测方法就是用直流电压表测量中间直流母线的电压。直流母线电压低，可能是电源输入电压低或整流电路出现断路；直流母线电压高，可能是电源输入电压高或者电动机出现电能回馈；如果直流母线电压正常时，变频器报出电压过高，首先考虑的是用电压表检测电路是否发生了损坏。

三、负载侧引起过电压分析

负载侧过电压产生的原因较为复杂，主要由于负载在减速时变频器减速时间设定过短；电机受外力影响或位能负载下放。由于这些原因电机实际转速高于变频指令转速，这时电机转差率为负值，地磁转矩阻碍旋转制动转矩，此时电机处于发电状态，电流通过逆变器的 6 个续流二极管（见原理图 VD7、VD8、VD9、VD10、VD11、VD12）回馈到变频器直流储能电容器，对其充电，使其直流母线电压升高，如果变频器中没采取消耗这些能量的措施，这些能量将会导致中间直流回路的电容器的电压上升。达到限值即行跳闸。

四、过电压故障处理方法

1.电源输入侧造成的过压处理方法 对于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可能发生的情况下，可以采用在输入侧并联浪涌吸收装置或串联电抗器等方法加以解决。

变频接入电抗器

变频器接入浪涌

2.负载输入侧造成的过压处理方法

（1）.变频参数减速时间增大或采取自由停车

如果过压现象出现在停车过程中，工艺对停车时间或位置没有停车要求，可以适当的增加减速时间。停车过程中产生过压原因是变频发出减速指令后，电机的实际转速比变频器频率决定同步转速要高，通过续流二极管反向馈电，导致电压升高，所以只需调整变频参数即可。

（2）.直流制动停车

直流制动停车主要应用于停车的工况下，如果电机恒速运行中出现直流过压现象将无法使用。直流制动停车是对电机通入一个直流电，形成一个静止磁场。电机转子绕组切割磁场产生制动转矩，使负载的动能变为电能消耗掉， 在消耗的过程中电机产生过热，制动时间不宜过长。由于在制动过程中，电压、频率、时间都是人工设定，所以只能应用于停车过程。

直流制动电路图（此图无变频）

（3）在变频增加制动电阻

如果恒速运行中的电机出现过压现象，将采用制动电阻的方式，原理是当变频器产生过压，储能电容会进行充电，当达到变频临界保护值时，变频会产生动作保护。增加制动电阻后，制动单元导通制动电阻回路，将能量释放在电阻上，以热能的形式消耗掉，保证变频正常工作。