導(dǎo)致塑料擠出機(jī)供電系統(tǒng)故障的電壓瞬變的分析與解決對策：

XX公司是塑料擠出制造商，他們有一臺480V三角型接線的塑料擠出機(jī)。擠出機(jī)的ASD驅(qū)動同步電機(jī)有一個半波橋式整流器電路，為電機(jī)繞組線圈提供勵磁電壓。

在某次操作時，半波橋式勵磁電路上的二極管熔斷，SCR的濾波器受損。

在收集到足夠的數(shù)據(jù)以確定故障原因之前，僅對擠出機(jī)的供電電源的三個電壓通道進(jìn)行了兩秒鐘的監(jiān)測。如圖1所示，每秒會發(fā)生三次瞬變。但電壓RMS有效值在這些瞬態(tài)過程中沒有顯著變化。

使用德國GMC-I集團(tuán)電能質(zhì)量分析儀MAVOWATT230對電壓波形仔細(xì)檢查后發(fā)現(xiàn)，實際上這是一系列重復(fù)的電壓瞬變，在所有三相電壓的每個周期共發(fā)生六次。其中一相的電壓波形如圖2所示。

這些重復(fù)的電壓瞬變稱為電壓切痕。這種瞬變的最大電壓可能會造成損壞，而與零軸交叉的電壓缺口可能會導(dǎo)致過零誤差。圖3顯示了所檢查到的瞬變細(xì)節(jié)。

分析

以下是該電壓擾動監(jiān)測期的計算值：

    瞬變次數(shù)：192

    幅度：-580V

    最差絕對幅度（從過零點開始）：864

    上升時間：1.0851μs

    頻率 (1/4*上升): 230.4 kHz

    此模式下的過零誤差次數(shù)：146

    最差過零寬度：61440μs

    最差過零電壓差：168V

    最差缺口區(qū)域：0.021475V-s

瞬變分析

絕對幅值證實了二極管損壞的原因，因為該電壓超過了半波電橋中二極管的額定值。極快的上升時間和大于100KHz的等效頻率的瞬變表明瞬變源相對靠近測量點。這表明這些瞬變的起源是電子開關(guān)負(fù)載，例如許多電子馬達(dá)驅(qū)動器上使用的橋式整流器。其他相電壓通道上的瞬變不具有相同的極性，但發(fā)生在相對相同的時間，如圖4所示。

過零誤差可能導(dǎo)致相位控制和電子負(fù)載的定時問題。時鐘可以運行得更快，功率電子器件，如SCR和開關(guān)二極管，可能會不起作用并損壞。電壓缺口也會使繼電保護(hù)跳閘，給電力電子設(shè)備帶來壓力，并導(dǎo)致電機(jī)和變壓器過熱。

諧波分析

B、C相電壓的初始波形事件如圖5中的諧波分析所顯示，此通道的總諧波畸變率THD為11.2%。最高諧波是二次諧波，為8.3%。偶次諧波高可歸因于半波整流器，其傅立葉變換展開僅由偶次諧波組成。

重復(fù)的電壓瞬變通常是由相位角控制的負(fù)載引起的，例如三相轉(zhuǎn)換器。在換向期間，兩相瞬間短路會產(chǎn)生電壓陷波。在這種情況下，它們是通過ASD驅(qū)動器本身產(chǎn)生的，它將交流轉(zhuǎn)換為直流，然后再轉(zhuǎn)換回交流，以控制電機(jī)的速度和扭矩。用作電壓勵磁的半波電橋是異常高的偶次諧波的來源。

所采用的解決方案是在電橋中的二極管兩端放置具有適當(dāng)箝位電壓的MOV，以防止其破壞。雖然沒有在這個現(xiàn)場使用，但特殊的濾波器，如某些線路跟蹤濾波器，可以用來減少過零誤差。此外，可以使用功率調(diào)節(jié)裝置、電感或特殊濾波器來“填充”陷波并平滑波形。