试论通用变频器的保护功能

试论通用变频器的保护功能

苏漳雄

众业达电气股份有限公司515041

摘要：随着经济的不断发展，人们的生活水平越来越高，变频器作为人们生产生活中重要的电力控制设备，得到了越来越广泛的应用。在多数人的思维中，变频器主要的功能就是变频，事实上不是这样的，它还有一个非常重要的功能就是保护功能。要想更好的实现变频器的保护功能，就必须掌握变频器的正确使用方法，定期进行故障检测，排查变频器可能存在的故障，保证变频器的正常使用。本文主要针对通用变频器的保护功能展开论述，希望能够对相关领域的研究人员提供借鉴意义。

关键词：通用变频器；过电保护；过载保护；电压保护

变频器是利用微电子技术和变频技术，对变电机工作电源频率进行改变，实现对交流电动机进行有效控制的电力控制设备，变频器由整流、逆变、滤波、驱动单元、制动单元以及检测单元等组成，主要依靠内部的IGBT开断对输出电源的频率与电压进行调整，提供电机需要的电源电压，实现调速、节能的目的，变频器还有一个非常重要的功能就是保护功能，随着工业化水平的提升，变频器得到了越来越广泛的应用，对于机器设备工程质量与产品质量的提升有着重大意义。在科技快速发展的今天，变频器也在不断优化创新，在能源转换方面，变频器的可靠性逐渐增高，所应用的领域也越来越广泛，其本身具有的较为全面的保护功能也有效的降低了维修工作的难度。接下来，笔者将对通用变频器的保护功能进行详细论述。

一、通用变频器的过电保护功能

在实用变频器的过程中，当发生电动机堵塞或者输出侧短路现象的时候，变频器将会有较大的电流产生，直接损害变频器内部半导体器件。所以，要想更好的防御突然变大的电流，就必须将过点保护电路安插在变频器中。一旦电路中电流值超过标准，变频器可以自动将半导体器件切断，调整电流输出，实现对电动机实际运行的调整，降低变频器输出电流量。

在拖动系统中，大多数负载是没有规律的变动着的。所以，工作中的变频器不管加速还是减速过程，短时间内出现过电现象无法避免。当出现过电现象的时候，处理原则就是尽可能不跳闸，设置防跳闸系统，在冲击电流极大的时候或者无法通过防跳闸措施解决问题的时候，及时跳闸。

二、通用变频器的过载保护功能

所谓过载主要指的是电动机在实际运行中处于正常状态，但是所负载的电流远远超出额定的电流值，这种状况就被叫做过载。过载现象出现时，电流超出额定数值的幅度并不大，所产生的电流也并不会有较大的冲击力。

过载现象出现的原因一般包括变频器的负载过大、运行的周期不够长、运行的功率不高等等，会直接导致符合增加明显。主要可以表现出以下几个特征：其一，电动机发热，通过观察显示频可以发现电流负荷过大；其二，电动机不均衡发热，破坏三相电压平衡状态，某相电流增大，发生跳闸情况，因为显示屏一般只能够显示三相电压中的其中一相，所以很难运用读取数据的方法进行准确判断；其三，变频器内部出现严重故障，电流信号增加，出现跳闸现象。

为了实现过载保护功能，研究人员在变频器中增加电子热继电器系统，使得变频器能够反时限保护。这项技术的核心原理是在特定时间内对逆变器输出的电流进行记分处理，通过分析积分值确定电动机发热积累效应。一旦超出设定额度以后，保护功能自动开启。例如，将电流额度设定为100%，实际运行中电流不超过100%的时候，电动机可以连续的正常运行。一旦电流超过100%以后，电动机运行时间和电流成反比，超出电流越大，运行时间越短，超出电流越小，运行时间越长。

三、通用变频器的电压保护功能

变频器的电压保护功能主要体现为对过电压的保护功能以及欠电压的保护功能。接下来，笔者将会对这二种状况进行分别论述。

其一，过电压保护。当电源电压突然出现明显上升或者电动机实际运行的速度突然明显下降的时候，反馈的能量很难短时间内得到释放，这种状况下，电动机内部产生的再生电流会快速增长，电动机主电路的直流电压也会高出检测值很多，出现再生过电压。当出现这种状况的时候，就需要通过变频器的过电压保护功能来维护电动机的正常运行。在对电源电压的上限数值进行设定的时候，一般要设置成比电网额定电压值低10%。比如，额定电压值为380V，上限的数值可以设置为420V。通常情况下，进口变频器最高电压值可设定为460V。

就降速过电压来说，可以通过暂缓减速的方法有效避免变频器发生跳闸的可能。我们可以设定一个限定值，在降速的时候，直流电压值如果大于设定的限定值，要立刻停止降速；如果直流电压小于限定值，则可以继续进行降速。就脉冲过电压来说，可运用阻容吸收的解决方式进行解决。

电动机减速运行时，变频器可以将交流电转变为直流电，提升直流电压的数值。当电压值超出限定值，极大可能损害店里半导体器件，甚至损坏变频器。当直流电压高于限定值后，直流电路得以再生制动，可以使得电动机继续降低速度，此时电路能量消耗同电动机释放的动能无法平衡，最终导致直流电压的数值一直上升。当出现这种情况的时候，需要立刻停止减速操作。当发生直流电压高于限定值情况时，应该最快速度切断输出电流，停止电动机工作。

其二，欠电压保护。通常情况下，变频器发生欠电压情况的原因有如下几点：

首先，电源电压过低。集中表现为主电路电压低于检测值或者电源存在意外缺项问题；由于电源导致的欠电压，通常变频器生产商设定的出厂动作电压较低，这是一种不严谨的状态。当出现欠电压情况时，电动机输出的转矩会减少，变频器内会增加补偿功能，维持电动机的正常运行。

其次，未进行过瞬停便再次启动的变频器发生瞬间停电状况。

最后，电气元器件出现损坏，短时间内无法补充负载电流，直流电路电压数值越来越低，最终导致欠电压情况出现。在变频器欠电压情况发生的时候，会使电动机中电流一直增加。新型的变频器欠电压保护功能更为完善，欠电压范围最大值可达到15ms，只要低于15ms，变频器便可以正常运行，如果超过15ms，变频器便会停止输出。

结束语

随着科技的不断进步和发展，电力电子元器件也在不断的进步和创新，变频器是一种非常节能的、能够实现能源转换的设备，是符合时代发展要求的产物。通过不断的创新，变频器的可靠性越来越高，功能性也越来越强大，应用的领域也越来越广泛，无论是在工业生产还是在交通运输行业抑或是人们的日常生活中，都能看到变频器这一电力控制设备的存在，并发挥着无法被替代的作用。变频器自身具有过载保护、过电保护以及电压保护等功能，同时能够最大限度的降低电能消耗，在节能减排领域也潜藏着独特的优势，提升了电动机的运行效率。在新的时代背景下，变频器有着非常广阔的发展前景，从事变频器生产的企业要想在变频器行业竞争中取得优势，就必须重视变频器保护功能的研究，树立起良好的节能理念，不断创新，实现长远的发展。

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