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摘要：现如今，随着工业化进程不断加快，作为经济发展中的一个重要的组成部分，节能与设备使用寿命也是经济效益的重要体现。国内外的绝大多数风机水泵类负载都配备了变频器，根据现场工作的需要调节电机转速以达到节能的目的。为延长电机使用寿命，需要由变频器调速启停。但电网的电压波动会使变频器出现过电流或者过电压报警跳闸，本文根据国外某冶炼项目现场实际情况针对电网电压波动对变频器的危害及其解决措施进行简单的分析与研究，以供参考。
关键词：过电压；欠电压；变频器
引言
例如雷击、接地、发电厂故障或其他各种内在或外在的原因会使得供电电网短时间内发生多种故障，导致供电电网电压大幅度波动，可能会造成大面积停电。刚果（金）地区气候分为雨季和旱季，雨季时期较长，雷雨天气较为频繁；另外当地电网设施落后，工业用电电力紧张，电网电压波动最大可达25%，这样就会导致区域供电不稳定，可靠性不高。电压波动对变频器会造成非常严重的影响，轻则烧坏保险，重则导致整个逆变单元烧坏，严重影响正常的生产。研究电压波动的原因并制定相应的预防措施，以减轻电压波动对变频器的影响，对于保证大型工业企业稳定生产中非常重要，特别是设备损坏后难以更换或修复工业不发达的地区。
现场问题：水泵房变频器无故跳闸，导致厂区供水不足，严重影响生产和生活，调查变电站后台设备发现当天电网无较大的电网波动情况，无法找到问题根源，最终厂家人员到场对变频器进行48小时后台监控后发现，导致变频器跳闸的原因是：雷电造成区域电网过电压引起变频器跳闸。针对此种情况我们对此展开了调查：
1电压波动对变频器的影响
1.1过电压对变频器的影响
变频器的主电路是由整流电路、直流中间电路、逆变电路和辅助电路组成。整流电路是把交流电能转换为直流电能的电路，电源电路中的整流电路主要有半波整流电路、全波整流电路和桥式整流三种。逆变电路是与整流电路相对应，把直流电变成交流电称为逆变。逆变电路可用于构成各种交流电源，在工业中得到广泛应用。变频调速装置一般是均采用交—直—交电压模式。三相电源经过整流器得到直流电，通过直流母线向逆变器供电。变频器过电压指的是中间直流回路电压达到危险程度，造成的危害主要表现为以下三点：一是随着电网电压升高电机铁芯磁通随之增高，甚至形成磁路饱和，导致励磁电流随之升高，进一步引起电机温度升高甚至超温，导致电机损坏或报废；二是中间直流回路电压随着电网电压升高而升高，输入至至电机侧的电压脉冲幅度变大，烧坏电机绝缘；三是导致中间直流回路滤波器电容瞬间充满，超出容量限制，甚至会导致电容器爆裂。当出现过电压情况时，变频器会启动过电压报警，停止运行以保护内部电路不受损坏。
1.2欠电压
常用的低压变频器属于交-直-交变频器，变频器具有GTO、IGBT以及IGCT等众多功率性的器件，这些功率性器件通常有一定的过载能力，当电网欠电压幅度较小，持续时间较短时，对功率器件正常运行影响不大；当电网电压降幅过大，持续时间长时，变频器的开关电源无法起振，很容易造成变频器控制系统发生紊乱，功率器件不能进行关断，为了保护变频器，在母线电压过低时，变频器会报欠压故障，并封锁逆变器的脉冲输出，控制电源的输出停止或输出功率下降，给变频器造成损害。
2解决变频器抗电压波动能力的措施
2.1过电压故障解决措施
1）装设浪涌吸收装置或者串联电抗器作为吸收装置。电网的冲击过电压、雷电导致过电压以及补偿电容在合闸或断开时是造成变频器输入端过电压的主要原因。对于此类隐患，可以在变频器装设浪涌吸收装置或者串联电抗器预防。浪涌吸收装置就是在连接逆变器和电动机的U、V、W相的各动力线间、以及这些动力线和地之间，分别连接半导体浪涌吸收元件。
这些半导体浪涌吸收元件在两端子间达到规定的电压以上就流过电流并箝位电压的特性。串联电抗器能够降低电容器组的涌流倍数和涌流频率，提高短路阻抗，减小短路容量，降低短路电流，减小操作电容器组引起的过电压幅值，避免电网过电压保护等作用，是抑制过电压有效方法。
2）降低工频电源电压。目前，一般的变频器电源侧都是采用不可控整流桥，其主要特点是如果电源电压较高，那么中间直流回路产生的电压也会相应升高。例如当电源电压为380V时，那么变频器的直流回路电压将会达到537V，若变频器离变压器的位置相对较近，其输入电压一般会达到400V以上，那么中间直流回路承受过电压将会更高。所以在条件允许的情况下，可充分利用变压器的分接开关，通过低压档的放置来降低电源电压，进而提升变频器过电压能力。
3）在储能元件两端并联负载。一般是在储能元件两端并联负载，实时监测变频器在正产运行状态下的直流母线电压，并设置导通临界值来控制功率管的导通关断。在直流母线电压达到的临界值时，功率管导通，通过并联负载消耗多余能量，从而控制直流电压继续升高。由于多余能量没能反馈至电路中得以利用，因此属于能量消耗型。因为能量消耗于并联的附加电阻上，并不会导致电机发热，因此可重复使用。这个电阻叫泄放电阻，也可以是二极管、小灯泡等电路元件。市面上小功率变频器均在中间直流回路中安装了控制单元与泄放电阻，而大功率的变频器应该根据工艺需要增加泄放电阻为中间直流回路提供释放多余的能量提供通道，从而消耗过电压造成的多余能量。
2.2欠电压故障解决措施
1)目前大多数的变频器在供电电源降到其额定值的90%上下时，变频器将发生跳停，所以为增强变频器抗电压的功能，可以依据说明书适当降低变频器低电压保护值。另外，如果变频器控制的电气设备加速时间短，加速度非常高，电源电压会被迅速拉低，导致变频器欠电压而跳停。为了预防此情况的发生，可根据生产工艺要求，适当加长变频器所控制设备的加速时间，以减轻电网出现降压时对变频器的影响。若使用了PID技术控制器，还要注意降低系统响应，减P加I，以延长滤波时间。还可在供电系统中增设UPS,主要功能是滤波、稳压以及不间断供电。变频器装设UPS电源后，其“失压”或零切换时间的功能特点，能预防变频器因欠压而跳停。电源一旦失压或瞬间停电，UPS会立即将机内电池的电能，通过逆变转换的方式向变频器继续供电，保障变频器维持正常工作并保护变频器的软、硬件不受损坏，确保变频器控制设备的平稳有效运行。
2）设置变频器自动再起动功能。 功率大的设备在起动时造成的电压短时跌落，很容易使变频器因欠压而保护跳停，因此，设置变频器自动再起动功能有效预防欠电压对变频器的影响。其设计就是变频器在失电后，滤波电容器放电，逆变器控制电源失电时能够自动复位。当前，实现瞬时停电再起动主要有以下几种措施：一是等变频器所控制的设备完全停止后，再进行自行启动；二是利用外加机械制动或者直流制动使变频器所控制的设备迅速停止运行，减少自由旋转时间;三是在通用变频器中采用停电后检测由剩磁产生的感应电动势的频率，通过光耦和比较器将正弦波变成方波，通过检测方波的频率得到电机的运行频率，变频器按照此频率值和相应的电压可再起动变频器所控制的设备。
结语
总而言之，在工业生产的运行过程中，变频器的应用十分广泛，保证变频器运行安全稳定并且尽可能的延长变频器的使用寿命十分重要，因此，对电压稳定性的要求非常苛刻。在技术高度发展的今天，虽然电网的运行越来越稳定，但为了保障工业生产与降低维护人员的工作强度。只有掌握了变频器受电网波动影响的预防措施，及时将各种隐患消灭在萌芽状态，才能使它真正稳定运行，对能源节约与设备设施的安全发挥应有的作用。
参考文献
[1]周道军.变频器防低电压穿越分析[J].江苏电机工程,2015,34(02):37-40.
[2]施文,等.高电压工程[M].西安:西安交通大学出版社，1995[3]石秋杰,等.变频器应用基础（第2版）[M].北京：机械工业出版社，2013.
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