變頻器應用中電壓瞬時波動的解決方案

1　引言

　　目前，變頻器技術廣泛地運用到工業生產控制中，極大地提高了生產的綜合效率;同時對其穩定性提出了更高的要求。在變頻器的使用中經常受到瞬時電壓波動的影響，特別是在連續生產工藝中遇到這種情況時，將會造成大面積的停車事故，造成較大的生產損失。本文就針對電壓波動對變頻器的影響，以siemen公司的6se70系列的變頻器為例，充分使用變頻器的功能，對變頻器應用中如何解決瞬時電壓波動問題提出了詳細的解決方案和相關的重要參數設置。

2　電壓瞬時波動引起變頻器停機的原因

　　電壓瞬時波動產生的原因大致分為兩種：

　　（1）雷擊電網引起的電壓瞬時波動

　　雷雨季節時，如果高壓電網受到雷擊，高壓側避雷器動作，大量的雷擊電流引向大地，引起電壓瞬時下降，電壓下降波形圖如圖1所示。

　　（2）電網設備發生事故引起的電壓瞬時波動

　　如電網關系如圖2所示。當bc線發生故障（如相間短路故障）時，變電站b和變電站c的保護裝置保護性動作，用戶站d的電壓出現瞬間波動，電壓會在短時間瞬時下降。

　　以上兩種情況出現的電壓瞬時下降，會引起變頻器的直流母線電壓下降，變頻器出現直流母線欠壓（f008）故障使系統跳閘;如果瞬間電壓下降達到了變頻器控制回路繼電器的斷開電壓時，控制回路繼電器斷開，變頻器也會出現故障停車。

3　柔性響應功能的原理

　　對于電壓波動對變頻器控制系統的影響，目前普遍都使用大型ups電源系統來解決。但如果只針對瞬間的電壓下降而引起的直流母線下降問題，可以充分利用變頻器的柔性響應功能即可實現。在電源出現瞬時電壓下降的情況下，變頻器按當時的電源電壓降低輸出電壓，可以繼續運行直到直流母線電壓低于50%的額定值。當柔性響應功能激活時，控制深度被限制在異步電機空間矢量調節的范圍內（最大輸出電壓減小）。同時，通過控制深度的限制，在電源不掉電的情況下，變頻器可以按照設定的柔性響應最小輸出電壓（vflrmin）的高值持續運行。如圖3所示［1］，當電源電壓瞬間從額定運轉電壓（v drated）下降到柔性響應啟動閥值（vdflron），柔性響應啟動。當電源恢復時，電源電壓值達到柔性響應關閉閥值（vdflr off）時，柔性響應關閉。可以有效的預防電源瞬時電壓下降引起的變頻器直流母線欠壓故障。柔性響應開關門坎值，一般在65%～115%，關閉門坎值位于超過開/關門坎值的5%處。flr調節器只在v/f開環/閉環控制模式和釋放柔性響應用v/f=常數時被釋放。調節器保證v/f比值為常數。在電壓瞬間下降時變頻器輸出頻率以及電機轉速降低。

4　變頻器控制系統改造方案

　　當電源電壓瞬時下降時，變頻器的電子板電源（dc24v電源）也會受到影響，應該使用單獨的穩壓電源，最好使用不間斷電源（ups）。同時，也要考慮到瞬間電壓下降達到了變頻器控制回路繼電器的斷開電壓時，控制回路繼電器斷開，變頻器也會出現故障停車的情況。為此，變頻器控制系統的改造圖如圖4所示：不間斷電源（upspower）向變頻器的電子板提供dc24v的電源，當電網電壓發生電壓瞬時下降的情況，變頻器的電子板正常工作;同時，ups電源向變頻器的控制回路（啟動/停止）提供ac220v的控制電源，當電網電壓發生電壓瞬時下降的情況時，控制回路的繼電器保持在吸合狀態，異常停車事故不會發生。

5　參數設置

　　柔性響應應用的參數設置如附表所示：

　　其他參數的設置，根據生產的實際需要進行設置。同時，可以通過，r345查看最大控制深度，r346查看當時允許的最大輸出電壓。

6　結束語

　　我公司06年雷雨前對全廠的變頻器全部改造為柔性響應的控制方式。06年8月20日雷擊電網引起電網波動，與我公司同在一個220kv變電站的其他用戶的變頻器全部出現直流母線欠壓跳閘故障，造成較大的經濟損失;我公司的變頻器因為改造成柔性響應控制，所以沒有出現任何故障。