VFDの過電圧障害の原因トップ13
VFDの過電圧故障とは？
モータの慣性フィードバックエネルギーまたは電力サージがVFDシステムのDCバスに影響を与えるとき、電圧が安全範囲(通常は800V/480Vシステム以上)を超えると、DCバス過電圧保護がトリガされます。この時点でVFDは直ちにパルスを遮断し、過電圧フォルトコード（VFDフォルトコード、例：FU-02、実際のコードは機器のマニュアルを参照）を報告します。そうしないと、エネルギー貯蔵コンデンサの膨張やIGBTモジュールの故障など、永久的な損傷を引き起こす可能性があります。このVFDフォルトは、回路の過負荷時にヒューズが切れるようなもので、本質的には電圧の暴走を防ぐための緊急ブレーキの役割を果たします。.
800Vのしきい値は480VのAC入力システム（IEC 61800-4）に対応し、溶融効果はDC静電容量が450V/μFを超えると発生する。.
VFD 過電圧フォルトの一般的な原因
1.高入力電圧またはグリッドスパイク
送電網の落雷、再閉鎖、または異常な変動により、入力電圧が瞬時に制限を超え(定格値の110%以上など)、周波数ドライブ制御システムが時間内に対応できず、DCバス電圧がサージになります。VFDサージ保護応答が遅れると（通常100μs以上）、VFD電圧スパイクが危険なレベルまで蓄積され、VFDの過電圧フォルトが直接トリガされます。このVFDの過電圧フォルトは、洪水がダムを決壊させるようなもので、わずか0.1秒以内にコンデンサやIGBTモジュールにダメージを与えます。.
2.吸収されない回生ブレーキエネルギー
によって生成される回生エネルギーが、もし VFDドライブ 減速中のモータがブレーキユニットで吸収されない場合 (抵抗器の電力不足など)、エネルギーがDCバスに逆流し、電圧が急上昇します。この時点で、VFDのコンポーネント（フィルタコンデンサなど）が過電圧の危険にさらされ、電圧が0.5秒以上上昇したままになると、VFDの過電圧フォルトがトリガされます。あるコンベヤ・ラインの事例では、制動抵抗器が故障した後、バス電圧が10秒以内に650Vから820Vに上昇しました。.
3.不適切な減速時間設定
減速パラメータが短すぎる場合（例えば0.5秒未満）、以下のようになる。 VFDの動作原理, モータの慣性エネルギーフィードバック速度は、バス解放容量をはるかに超えている。VFDモーター制御システムのアンバランスは15%を超える電圧蓄積を引き起こし、VFDパラメーターの不一致はVFD過電圧故障の直接的な原因となっている。.
4.モーターの逆起電力または配線の問題
モーター巻線の逆起電力が急激に変化したり、VFDドライブ配線のシールド層が損傷したりすると(インピーダンスが50Ω以上)、バス電圧に高周波ノイズが重畳することがあります。VFDの電気端子が緩んでいたり、ケーブルが古くなっていたりすると、干渉がさらに悪化し、VFDのコンポーネントが過電圧のしきい値を見誤ることになります。.
5.負荷慣性または突然の負荷低下
可変周波数モーターが高速遠心負荷(VFD水ポンプなど)を駆動し、突然負荷が解除されると、回転運動エネルギーが瞬時に電気エネルギーに変換されます。可変ドライブモーターが0.2秒以上発電機モードのままだと、バス電圧が120%急上昇し、VFDの過電圧障害を頻繁に引き起こします。.
6.悪い入力電力品質（THD、不均衡、スパイク）
VFDの高調波(THDi > 15%)が電圧変動と重なると、整流器出力のリップルは30%増加する。この問題を無視して VFDメンテナンス 電圧変動が±10%を超える製鉄所では、コンデンサの連続過充電につながる可能性がある。 周波数ドライブのトラブルシューティング ログは6倍に増加する。質の悪い送電網は不純物で汚染された燃料のようなもので、電力システムを静かに蝕んでいく。.
7.変圧器関連の電圧変動
電源トランスのアーク放電や急激な負荷変動は二次変動を引き起こし、その結果、電気VFDの入力端に異常なサージが結合されることがあります。エネルギー経路において、このような干渉はVFDコンポーネント（整流ブリッジなど）の逆方向破壊のリスクを高め、一般的にVFDの過電圧故障を誘発します。.
8.低レベル電力システムにおける共振
フィルターまたはラインの自己共振（LC共振点シフトなど）は、システムに寄生発振電圧を発生させる。設計に基づき、キャリア周波数が共振帯域（2～5 kHzなど）内に入ると、バスリップルが増幅されます。.
9.誘導電圧またはグラウンドループ
のグランドループインピーダンスの場合 VFDの設置 3Ωを超えると、電磁誘導漏れ電流は30mAを超える。重畳された漏れ磁束はさらに電圧を発生させるため、VFDの過電圧障害を回避するためには、接地ネットワークの導通を定期的にテストする必要がある。.
10.力率改善コンデンサのスイッチング
無効電力補償コンデンサのスイッチングにより過渡サージが発生し、vfdパネルが入力端に結合される。周波数ドライブ制御 システムの電圧調整応答が遅れ、vfd電気DCバス電圧パルス>130%を引き起こす。.
11.高クレストファクター入力電圧
入力電圧の頂上対平均比が2.5を超えると(ピークカット正弦波など)、過渡スパイクがVFDのサージ保護クランプ能力を超える。コンデンサの過充電が繰り返されると経年劣化が加速し、VFDの過電圧障害の12%を占めるため、優先的な改善が必要です。.
12.誤ったVFDパラメータ設定
DCバスの過電圧しきい値の設定が高すぎ（850V超など）、保護メカニズムが機能しない。コアVFDのパラメータがずれている場合、VFDコンポーネントは制限を超える過電圧に10秒以上耐えることを余儀なくされます。.
13.ブレーキユニットまたは回路のハードウェア故障
制動抵抗器が開回路になったり、IGBTゲートが損傷したりすると、VFD駆動モーターによってフィードバックされたエネルギーを消費することができなくなります。このようなVFDコンポーネントのハードウェア故障は、VFDドライブの専門家による修理が必要です。さもなければ、VFDの過電圧故障を引き起こすことは避けられません。.
トラブルシューティング
1.電源電圧の確認
vfdのトラブルシューティングを行う際は、マルチメータを使用して三相入力電圧変動範囲（±10%許容）を測定してください。電圧スパイク（>130% Un）が検出された場合は、vfdサージ保護が有効になっていることを確認してください。周波数ドライブのトラブルシューティングログによると、入力電圧の異常がvfdの過電圧フォルトの21%を占めています。.
2.減速ランプ時間設定の確認
過度に短い減速時間 ( 例えば、0.8 秒未満 ) は、モータの回生電力を強制的に急増させます。VFDのマニュアルを参照してデフォルト値（通常は1秒以上）を確認し、VFDパラメータを徐々に調整します。ファンのケーススタディでは、減速時間を0.3秒から1.2秒に増やすことで、VFDの過電圧故障の発生率が73%減少しました。.
3.ブレーキ抵抗のセットアップの追加と確認
ブレーキ抵抗の値 (偏差 < ±5%) と電力 (回生電力の 120% 以上) を確認します。VFDブレーキユニットが取り付けられていない場合、減速時にバス電圧が25%を超えるサージが発生します。VFD サージ保護は、ブレーキ機能に取って代わることはできません。.
4.モーターとケーブルの接続を点検する
VFD ドライブ配線のシールド層が壊れている (インピーダンス > 50Ω) と、高周波干渉が発生する可能性があります。マルチメータを使用して、VFD ケーブルの端子電圧降下を確認します (0.5V を超える降下は接触不良を示します )。接地接続が不十分な場合、VFD の地絡が発生し、100mA を超える漏れ電流が発生する可能性があります。.
5.負荷特性を調べる
高慣性負荷（例．VFDウォーターポンプインペラ直径 > 400 mm）は、非常停止中に 150% の慣性エネルギー変換率を達成することができる。vfd 空調システム そうでない場合、可変周波数モーターは0.2秒間ジェネレーターモードに留まり、vfd過電圧フォルトをトリガーする。.
6.VFDパラメータ設定の見直し
バス過電圧保護しきい値やブレーキ機能起動電圧などの重要なパラメータ設定を体系的に検証する。パラメータのロジックを装置のマニュアルと比較し、合理性を確認します。しきい値の設定が不適切な場合、保護機能が弱まる可能性があります。.
7.地絡または絶縁漏れのチェック
VFD の保守手順では、四半期ごとにメガオームメーターによるテスト（相間接地抵抗≥ 5MΩ）が必要です。接地ネットワークの地絡ループ抵抗が 3Ω（推奨される独立接地銅バスバー≥ 16mm²）を超えると、漏れ電流の累積効果によって過電圧フォルトの誤アラームが発生する可能性があります。.
8.VFDメーカーサポートへの連絡
機器がアラームをトリガーしたときに、VFDのフォルトコードと運転パラメータの記録（入力電圧、出力周波数など）を提供します。メーカーは、VFDディスプレイの履歴データを分析することで、ファームウェアの欠陥やハードウェアの互換性の問題を診断し、その後のVFDドライブの修理ソリューションを導くことができます。.
9.VFDのリセットと動作の観察
VFDのリセット後、DCバス電圧を監視します(正常な変動は±5%未満)。VFDソフトウェアに自動波形記録機能がない場合は、外部ストレージオシロスコープを接続して、VFDドライブモータの減速時の電圧上昇曲線をキャプチャする必要があります。.
10.ドライブ電圧と電流のリアルタイム監視
ドライブのモニタインターフェイスまたは外部計器を使用して、DC バス電圧の動的な変化を追跡します。異常な変動は、VFD コンポーネントの経年劣化やシステムの異常な応答を示すことが多いため、VFD モータ制御の加速および減速フェーズにおける電圧変動に十分注意してください。.
11.静的電圧測定の実行
電源オフ後、VFD ドライブの配線を測定します：
- 整流ブリッジ出力端子（正常≒1.35×入力ライン電圧）
- IGBTモジュール入力端子（偏差＞±3%は故障を示す）
周波数駆動制御システムのプリチャージ抵抗回路の断線により、初期電圧が低下する可能性がある。.
12.動的プロセス監視ツールを使う
VFDソフトウェアとパワーアナライザ（フルーク435など）を併用し、電圧過渡現象をキャプチャします。VFDドライブのトラブルシューティングでは、以下のことが確認できます：過電圧の50ms前に発生する5kHzを超える発振(振幅>50V)は、周波数ドライブ・インバータの搬送波周波数離調の兆候です。.
13.ブレーキユニットの機能を確認する
手動でブレーキ信号をアクティブにし(VFD ソフトウェアで強制出力)、VFD のブレーキ抵抗の電圧を測定します(バス電圧の 95% ～ 105% である必要があります)。電圧がない、または 80% 未満の場合は、VFD のコンポーネント (制動 IGBT ゲートなど) の故障を示し、VFD の過電圧故障に直接関係します。.
14.制御ループとフィードバック・パラメータの最適化
クローズドループ制御の速度フィー ドバック精度とレギュレーショ ン応答をチェックする。制御ループのパラメータを工場出荷時のデフォルト値にリセッ トしてみて、速度変動が改善されるかどうかを観察してください。最適化されたVFDモータ制御は、周期的な速度振動をなくし、システムの安定性を向上させるはずです。.
結論
VFDの過電圧障害を防ぐには、（負荷特性に合わせた）正確なパラメータ設定、（ブレーキユニットとコンデンサの状態検知を中心とした）体系的なハードウェア保守、リアルタイムのバス電圧監視を実施する必要があります。VFDのトラブルシューティング、電力品質のクローズドループ管理、慣性エネルギー放出、周波数ドライブ制御応答ロジックを通じて、過電圧故障に対する3次元防御システムを構築することができます。実際の経験から、パラメータの最適化、ハードウェアの事前検査、動的監視を統合することで、システムの堅牢性が大幅に向上することが分かっています。.
