浅析高压变频器自启动功能的问题与对策

浅析高压变频器自启动功能的问题与对策

黄照科

(海南省昌江县华润水泥(昌江)有限公司572700)

摘要：高压变频器在断电又供电后，会出现自启的现象，这是高压变频器所必备的一种功能。但是在应用中，由于高压变频器的功率比较低，有的时候不能满足自启动功能，因此本文以利德华福高压变频器为例，通过分析其自启动功能，来总结易出现的问题，并提出相应的解决对策。

关键词：高压变频器；利德华福；自启动功能

利德华福高压变频器应用比较广，如泵类的设备中，水泥工程中，为很多项目实现了“节能”的目的。该变频器有着必备的断电供电后自启动功能，如果电源输入有较大的波动时，会出现连续断电的现象，该功能可以保证变频器的运行。因此本文就对这种功能机理展开研究，为高压变频器应用提供参考。

一、利德华福高压变频器的基本概述

利德华福高压变频器是一款具备节能降耗的变频器，其于1999年投入市场，并且经过了市场考验，HARSVERT-A系列的高压变频器随后就被广泛的应用在冶金行业、石油行业等。其安装比较便捷，操作也非常简单，运行也比较稳定，还可以远程监控，因此其节能降耗。本文就对其自启动功能展开探讨。

二、利德华福高压变频器电源失电再启动的机理

当某个项目的用电系统进行切换时，利德华福高压变频器的一次电压就会快速的下降，然后整流的回路会停止的输出，变频器此时会依靠直流母线上的并联电容来带动变频器运转，此时运转为负荷运行，电压也在快速的下降到一定值，整流的回路会再一次给直流母线供电。目前利德华福的逆变功率采用了IGBT模块，这个模块是无法在过电流的基础上长时间正常运行的，如果高压变频器的直流母线的电压发生下降现象，且下降幅度比较大时，当电源通电后，电流的通电速度比较快，电容的电压变化率如果大到一定程度时，会让电容器发生爆炸的现象，如果情节严重还会损坏高压变频器。所以其设置了低电压的保护功能，直流母线的电压要求控制在额定值的80%以上，如果低于这个值，会发生跳闸的现象。

基于以上原理，利德华福高压变频器有了失电再启动功能，当直流母线的电压下降到额定值的80%的左右，在跳闸之前，利德华福高压变频器就会闭锁，处于一个待机的工作状态，以此来避免直流母线电压的继续下降，当交流电压开始恢复正常后，电压会重新带动高压变频器负荷运行，由此可以看出，利德华福高压变频器失电再启动功能有两个参数非常重要，即失电再启动的电压值和失电再启动功能的时间。其中失电再启动的电压值，一定要控制在高于额定值的80%，在实际的应用中，这个值还常常被用来评价失电在启动功能解除的根本条件。而失电再启动功能的时间，主要是指该功能有效的时间，利德华福高压变频器设置在了2s-10s，在这个时间内，断点又供电后，变频器依然可以自行的启动，虽然如果不在这个时限内也可以启动，但是会对设备带来一定的损害，严重者还会破坏设备，损害人的身心健康。

三、高压变频器电源失电再启动功能易出现的问题

本文以利德华为例，对其高压变频器失电在启动功能的设置展开分析，从中找出易存在的问题，并提出解决方案。

图1低电压的波形图

先要对其做个低电压的试验，设置一次电压值为6kV，二次电压是100V，PT变比为6000V：100V，失电再启动的电压为100V,记录其波形图，详见图1，用来分析故障。从图中可以看出，利德华福的高压变频器的交流输入电压下降时，其直流母线的电压也会出现下降，而且下降的速度要跟一次输入相比要高，高于5%-8%，其将失电再启动的电压值设置在了80%以上，一般的高压变频器都设置在70%以上作为其低电压保护动作的定值，这样就能保证失电再启动的功能。

2018年某电力公司在应用利德华福的高压变频器出现了事故，事故的主要内容就是在启动其5号给水泵时，3号送风机出现了高速运转，输出功率为42.8HZ,1号引风机高压变频器的输出频率为45HZ，然后3号送风机跟1号引风机高压变频器就出现了同时跳闸的现象。

3号炉引风机和1号的送风机都是HARSVERT-A系列的高压变频器，该变频器的整流回路为三相整流电路，且不可控。从录波器的数据显示，5号给水泵在启动时，其变频器的一次电源在6kVd的配电处，一次输入后，PT降低到80V，一次输入电流基本上消失，差不多10ms后，电流又恢复，此时电流差不多保持了20ms，就出现了跳闸现象。此时高压变频器发生故障，故障原因就是直流母线电压太低，理由如下：

当给水泵在启动时，6kV的电压还是下降，下降的速度也比较快，输出电压低于高压变频器的直流母线电压，在加上其三相不可控制，整流器停止运行，6kV的电流也被中断，高压变频器开始负荷运行，电压也迅速下降到一定的数值，整流管的一次电压周波基本上在低谷，从而导致交流电源重新通电供电，变频器有了输入电流，但是该电流无法抵消变频器的负荷，从而导致母线电压持续的下降，降到电压低于70%以下，发生了跳闸现象。

此外，如果软启动器本身没有设置断电重启的功能，这样当主电路有电，外部辅助电源失电又供电，也出现了自启的现象。主要原因就是外控电路在来电后没有复位，出现了自启的现象。还有就是高压设备没给PLC故障信号，造成PLC驱动始终发出，再次上电时条件满足，自已起动，这种现象非常的危险，会带来生命财产损失。

四、避免高压变频器失电再启动功能问题的建议

目前有很多临时的解决方案，虽然得到了解决，但是本文认为，还是需要从变频器自身来进行完善，来避免这种现象：

从上文的故障案例来看，假如我们将低电压保护定值设置成额定值的65%时，那么该功能可以保证不会出现问题。因此可以提高低电压的特性，提高直流母线的电容耐dV/dt的变化能力。

还可以在高压变频器的直流回路中串接电感，电感不用太大，利用其储能功能，制约直流母线电压下降的速度。

目前有很多高压变频器都改了设计原理，保证一次电源较低或者中断时，控制系统根据直流母线电压下降的速度来降低逆变的输出，从而保证了直流母线电压的效果。

当主电路有电，外部辅助电源失电后，需要停机以后把外来控制信号断开，然后在进行复位，避免高压变频器在启动。如果不希望自启动，在电路设计时加一个电源监视继电器，启动自锁，给控制电路供电，系统断电释放，控制回路电源断开，没有人操作就不会自启动。建议在控制回路串一个失压保护吧。采用一个380V接触器，接触器具备自保持的功能，启动回路串入接触器的常开触点。当需要启动时，先按这个接触器的启动按钮，接触器得电，常开触点闭合，启动回路有效；当系统电压失压时，接触器失电，常开触点断开，启动回路失效，如需启动，则必须重新按这个接触器启动按钮。

结论

随着我国经济的发展，高压变频器由于其节能降耗的功能，被广泛的应用在矿山、电力等行业，因此必须要保证其失电再启动功能。然而对于主回路有电、外部辅助电源失电又供电，出现自启现象时，是一种非常危险的现象，需要及时的停机以后把外来控制信号断开，然后在进行复位，避免再启现象。

参考文献

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