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2023-08-29
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变频器过电压的原因及其对策
一、前言：
变频器在调试与使用过程中经常会遇到各种各样的问题，其中过电压现象最为常见。
过电压产生后，变频器为了防止内部电路损坏，其过电压保护功能将动作，使变频器停
止运行，导致设备无法正常工作。因此必须采取措施消除过电压，防止故障的发生。由于变
频器与电机的应用场合不同，产生过电压的原因也不相同，所以应根据具体情况采取相应的
对策。
二、过电压的产生与再生制动:
所谓变频器的过电压，是指由于种种原因造成的变频器电压超过额定电压，集中表现在
变频器直流母线的直流电压上。正常工作时，变频器直流部电压为三相全波整流后的平均值。
若以 380V 线电压计算，则平均直流电压 Ud=1.35U 线=513V。在过电压发生时，直流母线
上的储能电容将被充电，当电压上升至 700V 左右时，（因机型而异）变频器过电压保护动
作。造成过电压的原因主要有两种：电源过电压和再生过电压。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入电压最高可达 460V，因此，
电源引起的过电压极为少见。
本文主要讨论的问题是再生过电压。产生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，也就提高了制动转矩。如果再生能量不大，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，同时也提高了制动转矩，这就是再
生制动的目的。
三、过电压的防止措施：
由于过电压产生的原因不同，因而采取的对策也不相同。对于在停车过程中产生的过电
压现象，如果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。所谓自由停车即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一定的要求，那么可以采用直流制动（DC 制动）功能。直流制动功能
是将电机减速到一定频率后，在电机定子绕组中通入直流电，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
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