Frekvensomformer: Over-voltage protection error

Automasjon
1

Hei,

ved oppkobling av frekvensomformer så får jeg en feilkode på frekvensomformer som er følgende (iht manual)

When the DC bus voltage exceeds a threshold,due to regenerative energy from the motor.

Noen kjenner til hvorfor dette skulle oppstå?

Jeg har endret bærefrekvens fra 2kHz og i intervaller opp til 10kHz men samme feil oppstår.

Ved å endre output frekvens fra 50Hz til 30Hz så kobler ikke frekvensomformer ut før frekvens er manuelt justert opp til ca 45Hz.

Kan også nevne at det er noe pipelyder av motor ved forskjellige frekvenser men dette er kanskje normalt.

Det er noe spenningsfall pga langt kabelstrekk til frekvensomformer. Fra frekvensomformer er det et par meter. Spenning ubelastet til frekvensomformer er ca235V ved last er det ca 220V.

Noen som kjenner til hvorfor denne DC buss spenningen skal bli så høy at frekvensomformer tripper?

2

Hei Smørbukk,

Tusen takk for spørsmålet, og din interesse for faget.

1. Regenerering av elektrisk energi

En elektrisk motor vil i all hovedsak forbruke elektrisk kraft når den driver en last, for eksempel en pumpe. Dette skjer ved at det går en elektrisk strøm fra en kraftkilde; her frekvensomformer; og gjennom motorens statorviklinger. Den elektriske energien konverteres videre til mekanisk energi ut på motorens rotoraksling, og forbrukes der.

Og, en motor har en konstruksjon som også kan fungere som en elektrisk generator; en enhet som produserer elektrisk energi. Dette skjer hver gang den elektriske motoren bremses/de-akselereres. Dette skjer når det er kinetisk energi (bevegelsesenergi) og potensiell energi (trykkenergi) som lasten har, og returnerer deler av denne energien via rotorakslingen tilbake til motorens rotor/stator-konstruksjon.

Nå genereres en "last"-spenning.

2. "Brake-resistor"

Frekvensomformeren har hva vi kan kalle for et mellomtrinn, hvor formålet er å likerette spenningstilførselen (L1/L2/L3), og skaper dermed en likespennings-"buss"; også omtalt som "DC-bus voltage".

Det kan som nevnt være fare for at DC-bussen også mottar re-generert spenning fra motoren når denne mottar energi fra dennes last. Dermed er det fare for at summen av spenninger på DC-bussen kan bli så høy at denne kan ødelegge de elektroniske komponentene og kretsene internt i frekvensomformeren.

Mellomtrinnet kan bruke beskyttelseskretser; hva vi kaller for "Braking-resistor". Resistoren inngår i en elektrisk styrekrets.

Frekvensomformeren kan nå, hvis den måler en for høy spenning på DC-bussen, aktivisere en transistor, for å "drenere" overskuddsspenningen på DC-bussen. Kretsen er kun anvendelig dersom det fysisk er montert en slik "Braking"-resistor på frekvensomformeren.

3. "Switching"-/bærefrekvens etc.

Å endre frekvensomformerens "Switching"-frekvens, for eksempel 2 til 10 kHz, vil ikke endre på fenomenet re-generering av energi.

4. Videre lesning

Her er link til engelsk artikkel om "regeneration amd Braking resistor"

https://www.invertekdrives.com/variable-frequency-drives/iknow/braking-and-regeneration-14/

3

Hei Smørbukk,

Tusen takk for tilleggsinformasjon.

1. Regenerering av energi ved akselerasjon av motor

Regenerering av elektrisk energi fra motoren tilbake til frekvensomformeren kan også skje under akselerasjon av motoren.

Ved den første delen av akselerasjonen vil frekvensomformeren ligge i "forkant" av akselerasjon av lasten som henger på motorens rotoraksling. Her vil det roterende statorfeltet i motoren akselerere rotorakslingen, og derav akselerere lasten. Det store spørsmålet er hva som skjer når frekvensomformeren begynner å nærme seg settpunktet.

Litt avhengig av masseverdien som lasten har, kan det være at frekvensomformeren "slakker litt av" når den nærmer seg settpunktet, og da er det fare for at treghets-/momentkreftene i lasten "mister noe trøkk". Lasten, med sitt treghetsmoment, kan derfor via rotorakslingen føre til regenerering av elektrisk energi (motoren fungerer også som generator i et kort øyeblikk).

Om motoren startes/akselereres med ingen/lett eller tung last kan gjøre forskjell hvorvidt det kan dannes regenererte spenninger.

2. Modifisert akselerasjonskurve tilpasset lastens dynamikk

Kanskje er et tiltak å endre akselerasjonskurven slik at den passer bedre til lastens dynamikk.

Jeg vil tro noe av det viktigste ved akselerasjon er å forsøke å få en noe mykere overgang når akselerasjonen nærmer seg slutten. Da skal det i all fall teoretisk være mindre sjanse for regenerering av energi fra motor tilbake til DC-bussen i frekvensomformeren.

En 'S'-kurve på akselerasjonen kan kanskje minimere sjansen for at det oppstår regenerering av spenning tilbake på DB-bussen. Poenget med 'S'-kurven er å få en noe mer moderat akselerasjonstakt mot slutten av akselerasjonsfasen.

3. Utsnitt av Omron MX-manual

4. PI-regulator for spenningsregulering

De settinger du refererer til:

har med PI-regulatorfunksjonen som skal "kjøre" spenningsreguleringen på DC-bussen.

Regulatorforsterkningen - omtalt som "Proportional gain" skal stilles med tallverdi i området 0.00 til 5.00, hvor "Default"-verdi er 0.20. Desto høyere tallverdi, desto mer "aggressiv" spenningsregulering.

Regulatorens integralfunksjon - også omtalt som regulatorens "Reset"-funksjon, skal over tid fjerne reguleringsavviket. Tallverdien på integralfunksjonen kan settes mellom 0.0 og 150.0 sekunder per repetisjon; og fabrikkverdi er satt til 1.0. Desto lavere verdi på I-tiden, desto mer aggressiv spenningsregulering.

Reguleringen trer i kraft når parameter B130 settes til verdien 01.

4

Hei Smørbukk

Vedrørende "ulyd" ...

Nei, dette er ikke ulyd, eller noe som er skadelig for utstyret; snarere tvert i mot! Det som skjer er at frekvensomformerens utgangstrinn består av transistor. For hver puls (slik bestemt av switching frekvensen) vil det gå en strømpuls gjennom transistoren og ut på motorkabelen. Strømpulsen lager en lokal oppvarming av transistoren. Oppvarmingen av transistoren skjer ved en bestemt frekvens, og lager en lokal oppvarming av den omgivende luften ved samme frekvens, som igjen setter luftmolekylene i bevegelse. Og, denne luftmolekylbevegelsen ved en gitt frekvens oppfatter din trommehinne som lyd. Helt ufarlig!

5

Ad reguleringsfunksjonen som styrer DC-busspenningen

Dersom regulatorforsterkningen (parameter b 133) har en for lav verdi (lite optimal verdi) vil det være muligheter for "treg" spenningsregulering, og at lasten vil føre til for kraftig re-generering av spenning tilbake til frekvensomformerens DC-buss. I et slikt tilfelle er det lasten som styrer systemet og i mindre grad regulatorfunksjonen.

Din erfaring viser at 0,2 på parameter b133 fungerer mindre bra, mens verdien 2,0 på parameter b 133 fungerer bedre på spenningsreguleringen, slik at du unngår trip av frekvensomformeren. Nå er det reguleringsfunksjonen som styrer DC-bussen og i mindre grad treghetsmomentet som henger på motorens rotoraksling.

Figur: Mellomtrinnet i frekvensomformeren med transistor som styres av frekvensomformerens PI-regulator (parameter b 133 og b 134) for å holde riktig verdi på DC-bussen for å unngå trip av frekvensomformeren.

6

Er det noe regenerering fra motoren? Hvis det ikke er regenerering så kan det være noe feil på styringen til FO.

Hvilken type/merke FO er det?

7

Hei, takk for kjapt og utfyllende svar!

Frekvensomformer Omron 3G3MX2-A2037E

Etter det jeg kan se så er ikke pkt 1 og 2 relevant siden feil oppstår når motor er i akserelasjon (feilkode E07.4)..?

Jeg har redusert på parameter b130/02 som omhandler Deceleration overvoltage suppression enable og satt fra disable til enable with acceleration. Men samme feil oppstår.

Jeg har også prøvd å redusere akseralasjonstid fra 10 sek til 3 sek men da får jeg feilkode E07.3 som er samme feilkode som tidligere men at frekvensomformer har endret status fra Acceleration til Constant speed.

Fra trobleshooting for MX2 frekvensomformere (får ikke limt inn bilde)

Så beskrives mulig løsning og endre b130 som ikke fungerer.

Eller Improper overvoltage suppression propotional gain (b134) or integral time (b135). Tiltak Check overvoltage suppression propotional gain (b134) and integral time (b135).

Eller Overvoltage suppression level (b131) is high. Tiltak Set Overvoltage suppression level (b131) lower. (lower limit of parameter b131 is

Disse verdiene kan endres fra 0.00-5.00 (b134) og 0.00-150.0 (b135)

Det er noe uklar for meg hva disse verdiene evt skal endres til eller som dette har noe relevant med feil som oppstår.

Kan nevne at motor er en Pentair 3kW. In 9,7. Rpm 2900

8

Hei og takk for gode og grundige tilbakemeldinger!

feil som oppstod på frekvensomformer er nå borte og motor går som normalt (håper jeg).

Ved å endre "proportional gain" fra 0,2 til 2 så oppstår ikke feilen og motor går tilsynelatende som normalt, men jeg er litt nysgjerrig på om hvorfor denne faktoren gjør at frekvensomformer tripper og om det kanskje er andre faktorer som er mer riktig og endre (feks endring av akserelasjon kruve som nevnt i pkt 2).

Ulyd av motor er tilnærmet borte ved å endre chopper frekvensen til et høyere tall. Kan denne endres ukritisk og til et nivå bestemt av min hørsel?

Ang pkt 1

interessant at det kan genereres energi tilbake til moter ved akserelasjon noe som har vert ukjent for meg som er langt fra en ekspert på motorer og frekvensomformere.

Ang pkt 2

tripping av frekvensomformer oppstod når motor var i akserelasjon og ikke før den var i overkant av 40hz noe som gjør det interessant å endre akserelasjon kurve til en "S-kurve". Denne endringer har jeg ikke testet men noe jeg må prøve for nysgjerrighetens skyld. Det blir i så tilfelle kanskje mer riktig og endre til riktig kurve enn å endre "proportional gain" som jeg nå har gjort?