導致塑料擠出機供電系統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。擠出機的ASD驅動同步電機有一個半波橋式整流器電路，為電機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。

在收集到足夠的數據以確定故障原因之前，僅對擠出機的供電電源的三個電壓通道進行了兩秒鐘的監測。如圖1所示，每秒會發生三次瞬變。但電壓RMS有效值在這些瞬態過程中沒有顯著變化。

使用德國GMC-I集團電能質量分析儀MAVOWATT230對電壓波形仔細檢查后發現，實際上這是一系列重復的電壓瞬變，在所有三相電壓的每個周期共發生六次。其中一相的電壓波形如圖2所示。

這些重復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致過零誤差。圖3顯示了所檢查到的瞬變細節。

分析

以下是該電壓擾動監測期的計算值：

    瞬變次數：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：146

    最差過零寬度：61440μs

    最差過零電壓差：168V

    最差缺口區域：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負載，例如許多電子馬達驅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，但發生在相對相同的時間，如圖4所示。

過零誤差可能導致相位控制和電子負載的定時問題。時鐘可以運行得更快，功率電子器件，如SCR和開關二極管，可能會不起作用并損壞。電壓缺口也會使繼電保護跳閘，給電力電子設備帶來壓力，并導致電機和變壓器過熱。

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。

重復的電壓瞬變通常是由相位角控制的負載引起的，例如三相轉換器。在換向期間，兩相瞬間短路會產生電壓陷波。在這種情況下，它們是通過ASD驅動器本身產生的，它將交流轉換為直流，然后再轉換回交流，以控制電機的速度和扭矩。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箝位電壓的MOV，以防止其破壞。雖然沒有在這個現場使用，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，可以使用功率調節裝置、電感或特殊濾波器來“填充”陷波并平滑波形。