自然界中的高频开关电源变频器过电压解决方案

在自然界中,高频开关电源的变频器过电压问题经常会出现。这种现象是指由于各种原因导致变频器电压超过其额定值,主要表现在直流母线上的直流电压上。当变频器正常工作时,它们的直流部件的电压为三相全波整流后的平均值。在380V线电压的情况下,这个平均值大约是513V。

如果发生过电压,储能型直流母线上的储能电容将被充满,当直流母线上的电压升至700V左右(具体数值因机型而异)时,变频器就会触发过電壓保护机制。产生过電壓有两个主要原因:一是来自于输入侧的过高输出侧;二是在再生过程中的转矩负荷减小引起。

本文将重点讨论再生过程中的过電壓问题。这类情况通常由以下几种原因造成:当负载减速并且诚速时间设置得太短;或者因为外力作用(如风力、牵伸机械)或位能负载(如楼梯、起重机械)的放下,使得实际转速超出了设定的指令转速,即使与同步转速相反,从而产生阻碍旋转方向制动转矩。因此,在这样的状态下,虽然从理论上看应该处于发动机状态,但实际上它却表现出“再生”行为,将动能“回传”成静能。

这部分能源通过逆变部分对存储二极管进行充填,使得直流母线上的电子容量被加倍,因此又称为“再生制动”。消除这些能源也就意味着提高了制动效果。如果这些能源不足以让设备处理掉,那么它们将累积到直流回路中的储存容量中,最终可能导致运行停止。为了避免这一点,我们必须及时处理这些能源,同时提升制动性能,这就是“再生制动”的目的。

处理方法

(1) 对于移相变换器分断引起的过電壓,可以采用阻容吸收网络和氧化锌避雷组合来构建一个有效的吸收回路。

(2) 对于带负载合闸引起的過電壓,可以选择具有良好周期性能开关,并使用能够提供良好抑制效果的阻容吸收回路或有源抑制技术方案。

(3) 对于整流元件换向引起的问题,要确保整流元件具有足够的大反向耐受性,并且要设计一个合适的手段来控制这个过程,以防止击穿。

(4) 因为绝大多数工作期间产生的是由变换器分闸合闸所致,所以我们应从变换器开始寻找解决办法。一种方法是增加励磁感抗和地面连接能力,但是这也会增加成本。此外,还可以考虑增加对地连接体积,但这在现实操作中存在一定难度。

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