中心議題：

• 過電壓的產生與再生製動
• 過電壓的防止措施
• 再生製動的方法

解決方案：

• 能量消耗型
• 並聯直流母線吸收型
• 能量回饋型

過電壓的產生與再生製動

所suo謂wei變bian頻pin器qi的de過guo電dian壓ya
，是shi指zhi由you於yu種zhong種zhong原yuan因yin造zao成cheng的de變bian頻pin器qi電dian壓ya超chao過guo額e定ding電dian壓ya
，集ji中zhong表biao現xian在zai變bian頻pin器qi直zhi流liu母mu線xian的de直zhi流liu電dian壓ya上shang。正zheng常chang工gong作zuo時shi，變bian頻pin器qi直zhi流liu部bu電dian壓ya為wei三san相xiang全quan波bo整zheng流liu後hou的de平ping均jun值zhi。若ruo以yi380V線電壓計算，則平均直流電壓Ud=1.35U線=513V。

在過電壓發生時，直流母線上的儲能電容將被充電
，當電壓上升至700V左右時，（因機型而異）變頻器過電壓保護動作。造成過電壓的原因主要有兩種：電源過電壓和再生過電壓。電源過電壓是指因電源電壓過高而使直流母線電壓超過額定值。而現在大部分變頻器的輸入電壓最高可達460V，因此，電源引起的過電壓極為少見。

本文主要討論的問題是再生過電壓。產生再生過電壓主要有以下原因：當大GD2（飛輪力矩）負載減速時變頻器減速時間設定過短；電機受外力影響（風機、牽伸機）或位能負載（電梯、起重機）下xia放fang。由you於yu這zhe些xie原yuan因yin，使shi電dian機ji實shi際ji轉zhuan速su高gao於yu變bian頻pin器qi的de指zhi令ling轉zhuan速su，也ye就jiu是shi說shuo，電dian機ji轉zhuan子zi轉zhuan速su超chao過guo了le同tong步bu轉zhuan速su，這zhe時shi電dian機ji的de轉zhuan差cha率lv為wei負fu，轉zhuan子zi繞rao組zu切qie割ge旋xuan轉zhuan磁ci場chang的de方fang向xiang與yu電dian動dong機ji狀zhuang態tai時shi相xiang反fan，其qi產chan生sheng的de電dian磁ci轉zhuan矩ju為wei阻zu礙ai旋xuan轉zhuan方fang向xiang的de製zhi動dong轉zhuan矩ju。所suo以yi電dian動dong機ji實shi際ji上shang處chu於yu發fa電dian狀zhuang態tai，負fu載zai的de動dong能neng被bei“再生”成為電能。

再生能量經逆變部續流二極管對變頻器直流儲能電容器充chong電dian


，使shi直zhi流liu母mu線xian電dian壓ya上shang升sheng，這zhe就jiu是shi再zai生sheng過guo電dian壓ya。因yin再zai生sheng過guo電dian壓ya的de過guo程cheng中zhong產chan生sheng的de轉zhuan矩ju與yu原yuan轉zhuan矩ju相xiang反fan，為wei製zhi動dong轉zhuan矩ju
，因yin此ci再zai生sheng過guo電dian壓ya的de過guo程cheng也ye就jiu是shi再zai生sheng製zhi動dong的de過guo程cheng。換huan句ju話hua說shuo，消xiao除chu了le再zai生sheng能neng量liang
，也ye就jiu提ti高gao了le製zhi動dong轉zhuan矩ju。如ru果guo再zai生sheng能neng量liang不bu大da，因yin變bian頻pin器qi與yu電dian機ji本ben身shen具ju有you20%的(de)再(zai)生(sheng)製(zhi)動(dong)能(neng)力(li)
，這(zhe)部(bu)分(fen)電(dian)能(neng)將(jiang)被(bei)變(bian)頻(pin)器(qi)及(ji)電(dian)機(ji)消(xiao)耗(hao)掉(diao)。若(ruo)這(zhe)部(bu)分(fen)能(neng)量(liang)超(chao)過(guo)了(le)變(bian)頻(pin)器(qi)與(yu)電(dian)機(ji)的(de)消(xiao)耗(hao)能(neng)力(li)
，直(zhi)流(liu)回(hui)路(lu)的(de)電(dian)容(rong)將(jiang)被(bei)過(guo)充(chong)電(dian)
，變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)過(guo)電(dian)壓(ya)保(bao)護(hu)功(gong)能(neng)動(dong)作(zuo)，使(shi)運(yun)行(xing)停(ting)止(zhi)。為(wei)避(bi)免(mian)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)的(de)發(fa)生(sheng)，必(bi)須(xu)將(jiang)這(zhe)部(bu)分(fen)能(neng)量(liang)及(ji)時(shi)的(de)處(chu)理(li)掉(diao)，同(tong)時(shi)也(ye)提(ti)高(gao)了(le)製(zhi)動(dong)轉(zhuan)矩(ju)，這(zhe)就(jiu)是(shi)再(zai)生(sheng)製(zhi)動(dong)的(de)目(mu)的(de)。

過電壓的防止措施

由(you)於(yu)過(guo)電(dian)壓(ya)產(chan)生(sheng)的(de)原(yuan)因(yin)不(bu)同(tong)
，因(yin)而(er)采(cai)取(qu)的(de)對(dui)策(ce)也(ye)不(bu)相(xiang)同(tong)。對(dui)於(yu)在(zai)停(ting)車(che)過(guo)程(cheng)中(zhong)產(chan)生(sheng)的(de)過(guo)電(dian)壓(ya)現(xian)象(xiang)，如(ru)果(guo)對(dui)停(ting)車(che)時(shi)間(jian)或(huo)位(wei)置(zhi)無(wu)特(te)殊(shu)要(yao)求(qiu)，那(na)麼(me)可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)延(yan)長(chang)變(bian)頻(pin)器(qi)減(jian)速(su)時(shi)間(jian)或(huo)自(zi)由(you)停(ting)車(che)的(de)方(fang)法(fa)來(lai)解(jie)決(jue)。所(suo)謂(wei)自(zi)由(you)停(ting)車(che)即(ji)變(bian)頻(pin)器(qi)將(jiang)主(zhu)開(kai)關(guan)器(qi)件(jian)斷(duan)開(kai)，讓(rang)電(dian)機(ji)自(zi)由(you)滑(hua)行(xing)停(ting)止(zhi)。

如果對停車時間或停車位置有一定的要求，那麼可以采用直流製動（DC製動）gongneng。zhiliuzhidonggongnengshijiangdianjijiansudaoyidingpinlvhou，zaidianjidingziraozuzhongtongruzhiliudian，xingchengyigejingzhidecichang。dianjizhuanziraozuqiegezhegecichangerchanshengyigezhidongzhuanju
，shifuzaidedongnengbianchengdiannengyireliangdexingshixiaohaoyudianjizhuanzihuiluzhong，yincizhezhongzhidongyouchengzuonenghaozhidong。zaizhiliuzhidongdeguochengzhongshijishangbaohanlezaishengzhidongyunenghaozhidonglianggeguocheng。zhezhongzhidongfangfaxiaolvjinweizaishengzhidongde30-60％
，製(zhi)動(dong)轉(zhuan)矩(ju)較(jiao)小(xiao)。由(you)於(yu)將(jiang)能(neng)量(liang)消(xiao)耗(hao)於(yu)電(dian)機(ji)中(zhong)會(hui)使(shi)電(dian)機(ji)過(guo)熱(re)，所(suo)以(yi)製(zhi)動(dong)時(shi)間(jian)不(bu)宜(yi)過(guo)長(chang)。而(er)且(qie)直(zhi)流(liu)製(zhi)動(dong)開(kai)始(shi)頻(pin)率(lv)，製(zhi)動(dong)時(shi)間(jian)及(ji)製(zhi)動(dong)電(dian)壓(ya)的(de)大(da)小(xiao)均(jun)為(wei)人(ren)工(gong)設(she)定(ding)，不(bu)能(neng)根(gen)據(ju)再(zai)生(sheng)電(dian)壓(ya)的(de)高(gao)低(di)自(zi)動(dong)調(tiao)節(jie)，因(yin)而(er)直(zhi)流(liu)製(zhi)動(dong)不(bu)能(neng)用(yong)於(yu)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)中(zhong)產(chan)生(sheng)的(de)過(guo)電(dian)壓(ya)，隻(zhi)能(neng)用(yong)於(yu)停(ting)車(che)時(shi)的(de)製(zhi)動(dong)。
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對於減速（從高速轉為低速，但不停車）時因負載的GD2（飛輪轉矩）過(guo)大(da)而(er)產(chan)生(sheng)的(de)過(guo)電(dian)壓(ya)，可(ke)以(yi)采(cai)取(qu)適(shi)當(dang)延(yan)長(chang)減(jian)速(su)時(shi)間(jian)的(de)方(fang)法(fa)來(lai)解(jie)決(jue)。其(qi)實(shi)這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)也(ye)是(shi)利(li)用(yong)再(zai)生(sheng)製(zhi)動(dong)原(yuan)理(li)，延(yan)長(chang)減(jian)速(su)時(shi)間(jian)隻(zhi)是(shi)控(kong)製(zhi)負(fu)載(zai)的(de)再(zai)生(sheng)電(dian)壓(ya)對(dui)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)充(chong)電(dian)速(su)度(du)
，使(shi)變(bian)頻(pin)器(qi)本(ben)身(shen)的(de)20%的再生製動能力得到合理利用而已。至於那些由於外力的作用（包括位能下放）而er使shi電dian機ji處chu於yu再zai生sheng狀zhuang態tai的de負fu載zai，因yin其qi正zheng常chang運yun行xing於yu製zhi動dong狀zhuang態tai，再zai生sheng能neng量liang過guo高gao無wu法fa由you變bian頻pin器qi本ben身shen消xiao耗hao掉diao，因yin此ci不bu可ke能neng采cai用yong直zhi流liu製zhi動dong或huo延yan長chang減jian速su時shi間jian的de方fang法fa。

再生製動與直流製動相比，具有較高的製動轉矩

，而且製動轉矩的大小可以跟據負載所需的製動力矩（即再生能量的高低）由變頻器的製動單元自動控製。因此再生製動最適用於在正常工作過程中為負載提供製動轉矩。

再生製動的方法：

1．能量消耗型：

這種方法是在變頻器直流回路中並聯一個製動電阻，通過檢測直流母線電壓來控製一個功率管的通斷。在直流母線電壓上升至700V左zuo右you時shi
，功gong率lv管guan導dao通tong，將jiang再zai生sheng能neng量liang通tong入ru電dian阻zu

，以yi熱re能neng的de形xing式shi消xiao耗hao掉diao
，從cong而er防fang止zhi直zhi流liu電dian壓ya的de上shang升sheng。由you於yu再zai生sheng能neng量liang沒mei能neng得de到dao利li用yong，因yin此ci屬shu於yu能neng量liang消xiao耗hao型xing。同tong為wei能neng量liang消xiao耗hao型xing
，它ta與yu直zhi流liu製zhi動dong的de不bu同tong點dian是shi將jiang能neng量liang消xiao耗hao於yu電dian機ji之zhi外wai的de製zhi動dong電dian阻zu上shang，電dian機ji不bu會hui過guo熱re，因yin而er可ke以yi較jiao頻pin繁fan的de工gong作zuo。

2．並聯直流母線吸收型：

適用於多電機傳動係統（如牽伸機），在zai這zhe個ge係xi統tong中zhong

，每mei台tai電dian機ji均jun需xu一yi台tai變bian頻pin器qi，多duo台tai變bian頻pin器qi共gong用yong一yi個ge網wang側ce變bian流liu器qi，所suo有you的de逆ni變bian部bu並bing接jie在zai一yi條tiao共gong用yong直zhi流liu母mu線xian上shang。這zhe種zhong係xi統tong中zhong往wang往wang有you一yi台tai或huo數shu台tai電dian機ji正zheng常chang工gong作zuo於yu製zhi動dong狀zhuang態tai，處chu於yu製zhi動dong狀zhuang態tai的de電dian機ji被bei其qi它ta電dian動dong機ji拖tuo動dong
，產chan生sheng再zai生sheng能neng量liang
，這zhe些xie能neng量liang再zai通tong過guo並bing聯lian直zhi流liu母mu線xian被bei處chu於yu電dian動dong狀zhuang態tai的de電dian機ji所suo吸xi收shou。在zai不bu能neng完wan全quan吸xi收shou的de情qing況kuang下xia，則ze通tong過guo共gong用yong的de製zhi動dong電dian阻zu消xiao耗hao掉diao。這zhe裏li的de再zai生sheng能neng量liang部bu分fen被bei吸xi收shou利li用yong，但dan沒mei有you回hui饋kui到dao電dian網wang中zhong。

3．能量回饋型：

能(neng)量(liang)回(hui)饋(kui)型(xing)的(de)變(bian)頻(pin)器(qi)網(wang)側(ce)變(bian)流(liu)器(qi)是(shi)可(ke)逆(ni)的(de)，當(dang)有(you)再(zai)生(sheng)能(neng)量(liang)產(chan)生(sheng)時(shi)，可(ke)逆(ni)變(bian)流(liu)器(qi)將(jiang)再(zai)生(sheng)能(neng)量(liang)回(hui)饋(kui)給(gei)電(dian)網(wang)，使(shi)再(zai)生(sheng)能(neng)量(liang)得(de)到(dao)完(wan)全(quan)利(li)用(yong)。但(dan)這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)對(dui)電(dian)源(yuan)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)要(yao)求(qiu)較(jiao)高(gao)，一(yi)旦(dan)突(tu)然(ran)停(ting)電(dian)
，將(jiang)發(fa)生(sheng)逆(ni)變(bian)顛(dian)覆(fu)。
再生製動的應用

一條化纖長絲牽伸生產線，由三台牽伸機組成，分別由三台電機驅動。一輥電機功率22KW、4極，采用蝸杆減速器，速比為25：1
；二輥電機功率37KW、4極，蝸杆減速器
，速比16：1；三輥電機功率45KW
，采用圓柱齒輪減速器
，速比6：1。電機分別采用華為TD2000-22KW三墾IHF37K
，45K變頻器驅動。三台變頻器根據牽伸比及速比采用比例控製。它的工作過程是這樣的：絲束繞在一輥、二輥

、三輥上，由變頻器控製三輥之間不同的速度對絲束進行牽伸。

開車調試時因牽伸比小
，絲束總旦較低
，係統開車正常。在投產一段時間後
，由於工藝調整，增大了牽伸比及絲束總旦，（牽伸比由工藝決定，總旦通俗的說，就是絲束的粗細及根數多少
，總旦越高，絲束越粗。牽伸倍數或總旦越大


，三輥對二輥

、一輥的拖力越大。）這時出現了問題。開車時間不長，一輥變頻器頻繁顯示SC（過電壓防止）

，二輥變頻器偶爾也有這種現象。時間稍長，一輥變頻器保護停機，故障顯示E006（過電壓）。

通過對故障現象進行仔細的分析，得出以下結論：由於一輥與二輥之間的牽伸比占總牽伸倍數的70%
，而二輥、sangundianjigonglvjundayuyigun，yinciyigundianjishijigongzuoyufadianzhuangtai，tabixuchanshengzugoudezhidongliju，cainengbaozhengqianshenbeishu。ergunzegenjugongyizhuangkuanggongzuoyudiandongyuzhidongzhuangtaizhijian，zhiyousangunweidiandongzhuangtai。

也就是說
，一輥變頻器若不能將電機產生的再生能量處理掉，它就不能產生足夠的製動力矩，那麼將會被二輥“拖跑”。被“拖跑”的主要原因在於變頻器為防止過電壓跳閘而采取的自動提高輸出頻率的功能（即“SC”失速防止功能）。

變bian頻pin器qi為wei了le降jiang低di再zai生sheng能neng量liang
，將jiang會hui自zi動dong增zeng加jia電dian機ji轉zhuan速su，試shi圖tu降jiang低di再zai生sheng電dian壓ya
，但dan是shi因yin再zai生sheng能neng量liang過guo高gao，所suo以yi並bing不bu能neng阻zu止zhi過guo電dian壓ya的de發fa生sheng。因yin此ci，問wen題ti的de焦jiao點dian是shi必bi須xu保bao證zheng一yi輥gun、二輥電機具有足夠的製動力矩。增加一輥、二輥電機及變頻器容量可以達到這個目的，但這顯然是不經濟的。而將一輥、二輥產生的過電壓及時處理掉
，不讓變頻器的直流電壓升高，也能夠提供足夠的製動力矩。

由於在係統設計時未考慮到這點，采用共用直流母線吸收型或能量回饋型的方法已不可能。經仔細論證，隻有采用將一輥、二輥變頻器各增加一組外接製動單元的方案。經計算選用了兩組華為TDB-4C01-0300製zhi動dong組zu件jian。開kai車che後hou兩liang組zu製zhi動dong單dan元yuan電dian阻zu尤you其qi是shi一yi輥gun製zhi動dong阻zu工gong作zuo頻pin率lv非fei常chang之zhi高gao
，說shuo明ming我wo們men的de分fen析xi是shi正zheng確que的de。整zheng個ge係xi統tong運yun行xing近jin一yi年nian，再zai也ye沒mei有you發fa生sheng過guo過guo電dian壓ya現xian象xiang。

本ben文wen詳xiang細xi說shuo明ming了le變bian頻pin器qi產chan生sheng過guo電dian壓ya的de各ge種zhong原yuan因yin及ji相xiang應ying的de防fang止zhi措cuo施shi
，討tao論lun了le再zai生sheng製zhi動dong的de幾ji種zhong方fang式shi，並bing通tong過guo應ying用yong實shi例li對dui過guo電dian壓ya的de防fang止zhi及ji再zai生sheng製zhi動dong的de應ying用yong進jin行xing了le仔zai細xi的de分fen析xi。結jie果guo證zheng明ming

，再zai生sheng製zhi動dong功gong能neng是shi解jie決jue過guo電dian壓ya現xian象xiang的de最zui主zhu要yao的de方fang法fa。