浅析变频器在铺轨机及轨排生产线设备应用中过电压故障的解决方案

摘要：经我厂研制生产的DPK32铺轨机及运轨、运枕等轨排生产线设备，电气控制系统中多处运行机构采用直流和变频调速技术，由于铺轨机及轨排生产线设备设计特点、作业环境以及变频器的保护特性，设备在现场作业、运行过程中，经常引起变频器过电压故障保护。在处理此类故障时，要清楚过电压故障的危害性，分析过电压故障原因，有针对性的采取相应的措施去处理解决。

关键词：铺轨机及轨排生产线设备、变频器、过电压故障

Abstract: by the development and production of DPK32 machine and the rail, railway transport pillow, etc GuiPai production line equipment, electrical control system in the institutions of operation of dc and frequency conversion technology, because GuiPai machine and the railway production line equipment design features, work environment and the protection of the frequency converter characteristics, the equipment in the field work, operation process, often cause overvoltage frequency converter failure protection. In dealing with such fault when, want to be clear about the dangers of over-voltage fault, analyzes overvoltage fault reason, have specific aim to take corresponding measures to deal with.

Key Words: machine and production line equipment GuiPai railway, frequency converter, over-voltage fault

中图分类号：TM714.2 文献标识码：A 文章编号：

一、过电压故障在铺轨机及轨排生产线设备作业中的危害性、危险性

1、DPK32铺轨机及运轨、运枕等轨排生产线设备电气控制系统中，变频器主要用于轨排拖拉、天车走行、提升等异步电动机的拖动控制、精确调速和设备的有效保护。如变频器频繁过电压故障，轨排生产线将不能正常运行，严重影响铺轨作业的生产效率。在运轨、运枕作业时也有造成设备脱轨的安全隐患。

2、对于电动机来说，电压过高必然使电机铁芯磁通增加，可能导致磁路饱和，励磁电流过大，从而引起电机温升过高；回路电压升高后，变频器输出电压的脉冲幅度过大，对电机绝缘寿命有很大的影响，也可能因绝缘损坏引起各种事故。

3、对变频器内部直流回路滤波电容器寿命有直接影响，严重时会引起电容器爆裂。变频器生产厂家一般将中间直流回路过电压值限定在DC800V左右，一旦其电压超过限定值，变频器将按限定要求跳闸保护。

二、产生过电压的主要原因分为：来自电源输入侧的过电压和来自负载侧的过电压。根据DPK32铺轨机及运轨、运枕等轨排生产线设备设计特点和作业运行情况来看，以下为引起电气控制回路过电压故障的主要成因：

1、可控硅整流装置产生的高次谐波造成电压畸变。DPK32铺轨机及运轨、运枕等轨排生产线设备均采用柴油发电机组作为动力电源，大功率电机作为驱动，可控硅整流装置提供励磁直流控制的设计特性，复杂的电气控制很容易引起主回路中电压过高。可控硅整流装置在运行时，产生的高次谐波使铺轨机、轨排生产线设备整体电网的电压畸变，过电压值在400V-530V间波动。我厂选用的施耐德生产的ATV71系列变频器的输入电源电压为380V-480V，允许电压波动值为-15%～+10%，因此使变频器频繁过电压故障。

2、负载发生变化产生的再生电能可以引起过电压故障。由于运轨、运枕设备下坡作业时，下坡滑行惯性、制动使电动机处于再生发电状态时，即电机处于实际转速比变频频率决定的同步转速高的状态，负载的传动系统中所储存的机械能经电动机转换成电能，通过逆变器的6个续流二极管回馈到变频器的中间直流回路中。此时的逆变器处于整流状态，这些能量将会导致中间直流回路的电容器的电压上升。达到限值时变频器报过电压故障；运轨、运枕小车的控制方式是由一台变频器拖动2台电机，实现同步运行，当其中一台电动机的实际转速大于另一台电动机的同步转速时，则转速高的电动机相当于原动机，转速低的电机处于发电状态，同样引起过电压故障。

3、变频器参数值设定的不合适。施耐德公司生产的ATV71系列变频器，为了避免跳闸，具备减速过电压的自处理功能，如果在铺轨设备拖拉或提升减速过程中，直流电压超过了设定的电压上限值，变频器的输出频率将不再下降，暂缓减速，待直流电压下降到设定值以下后再继续减速。如果减速时间设定不合适，又没有利用减速过电压的自处理功能，就可能出现此类故障。

4、变频器在运行多年后，中间直流回路电容容量下降将不可避免，中间直流回路对直流电压的调节程度减弱，铺轨设备在工艺状况和设定参数未曾改变的情况下，发生变频器过电压跳闸几率会增大。

三、针对过电压故障产生的原因，给出以下处理方案：

1、在设计选型时，应该选择品质较好的可控硅整流装置，采用6相整流时出现5次谐波电流为基波电流的18.5%，而12相整流时出现5次谐波电流只为基波电流的4.5%，，建议选用12相脉波整流，可以减少5、7、17次高次谐波，因为整流相数越多，整流后电压和电流脉动系数越小，高次谐波的含量也就越少。

转载请注明来自：http://www.uuqikan.com/jianzhushejilw/5366.html