變頻器過壓故障保護是變頻器中間直流電壓達到危險程度后采取的保護措施，這是電壓型交-直-交變頻器設計上的一大缺陷。在變頻器實際運行中引起此故障的原因較多，可以采取的措施也較多，在處理此類故障時要分析清楚故障原因，有針對性地采取相應的措施去處理。
通用變頻器大都為電壓型交-直-交變頻器，基本結(jié)構(gòu)圖中可以知道，三相交流電首先通過二極管不控整流橋得到脈動直流電，再經(jīng)電解電容濾波穩(wěn)壓，最后經(jīng)無源逆變輸出電壓、頻率可調(diào)的交流電給電動機供電。一般而言，負載的能量可以分為動能和勢能兩種。動能（由負載的速度和重量確定其大小）隨著物體的運動而累積，當動能減為零時，該物體就處在停止狀態(tài)。
對于變頻器，如果輸出頻率降低，電動機轉(zhuǎn)速將跟隨頻率同樣降低，這時會產(chǎn)生制動過程，由制動產(chǎn)生的功率將返回到變頻器側(cè)，由于二極管不控整流器能量傳輸不可逆，產(chǎn)生的再生電能傳輸?shù)街绷鱾?cè)濾波電容上，產(chǎn)生泵升電壓；而以gtr、igbt為代表的全控型器件耐壓較低，過高的泵升電壓有可能損壞開關(guān)器件、電解電容，甚至會破壞電動機的絕緣，從而威脅系統(tǒng)安全工作，這就限制了通用變頻器的應用范圍。因此，必須將這些功率消耗掉，如可以用電阻發(fā)熱消耗。在用于提升類負載時，如負載下降，能量（勢能）也要返回到變頻器（或電源）側(cè)，這種操作方法被稱做“再生制動”。
在負載減速期間或者長期被倒拖時，由電動機側(cè)流到變頻器直流母線側(cè)產(chǎn)生的功率不通過熱消耗的方法消耗掉，而是把能量返回送到變頻器電源側(cè)或者通過直流母線并聯(lián)的方式由其他電動狀態(tài)的電動機消耗的方法叫做回饋制動。顯然，如需要將能量直接返回到電源側(cè)，還需要一種特殊的裝置，即能量回饋單元。
總而言之，為了改善制動能力，不能單純期望靠增加變頻器的容量來解決問題，而必須采用處理再生能量的方法：電阻能耗制動和回饋制動。
變頻器過壓主要是指其中間直流回路過壓。中間直流回路過壓主要危害在于：
(1)引起電動機磁路飽和。對于電動機來說，電壓過高必然使電動機鐵芯磁通增加，可能導致磁路飽和，勵磁電流過大，從面引起電動機溫升過高。
(2)損害電動機絕緣。中間直流回路電壓升高后，變頻器輸出電壓的脈沖幅度過大，對電動機絕緣壽命有很大的影響。
(3)對中間直流回路濾波電容器壽命有直接影響，嚴重時會引起電容器爆裂。因而變頻器廠家一般將中間直流回路過壓值限定在dc 800v左右，一旦其電壓超過限定值，變頻器將按限定要求跳閘保護。
正是基于過壓的嚴重危害性，在以下變頻器應用場合，用戶必須考慮配套使用制動方式：電動機拖動大慣量負載（如離心機、龍門刨、巷道車、行車的大小車等）并要求急劇減速或停車；電動機拖動位能負載（如電梯、起重機、礦井提升機等）；電動機經(jīng)常處于被拖動狀態(tài)（如離心機副機、造紙機導紙輥電動機、化纖機械牽伸機等）。
一般能引起中間直流回路過壓的原因主要來自以下兩個方面。
(1)來自電源輸入側(cè)的過壓。正常情況下的電源電壓為380v，允許誤差為-5%~+10%，經(jīng)三相橋式全波整流后中間直流的峰值為591v，個別情況下電源線電壓達到450v，其峰值電壓也只有636v，并不算很高，一般電源電壓不會使變頻器因過壓跳閘。電源輸入側(cè)的過壓主要是指電源側(cè)的沖擊過壓，如雷電引起的過壓，補償電容在合閘或斷開時形成的過壓等，主要特點是電壓變化率d v/dt和幅值都很大。
(2)來自負載側(cè)的過壓。主要是指由于某種原因使電動機處于再生發(fā)電狀態(tài)時，即電動機處于實際轉(zhuǎn)速比變頻頻率決定的同步轉(zhuǎn)速高的狀態(tài)，負載的傳動系統(tǒng)中所儲存的機械能經(jīng)電動機轉(zhuǎn)換成電能，通過逆變器的6個續(xù)流二極管回饋到變頻器的中間直流回路中。此時的逆變器處于整流狀態(tài)，如果變頻器中沒采取消耗這些能量的措施，這些能量將會導致中間直流回路的電容器的電壓上升，達到限值即行跳閘。
變頻器負載側(cè)可能引起過壓的情況及主要原因如下。
①變頻器減速時間參數(shù)設定相對較小及未使用變頻器減速過壓自處理功能。當變頻器拖動大慣性負載時，其減速時間設定得比較小，在減速過程中，變頻器輸出頻率下降的速度比較快，而負載慣性比較大，靠本身阻力減速比較慢，使負載拖動電動機的轉(zhuǎn)速比變頻器輸出的頻率所對應的轉(zhuǎn)速還要高，電動機處于發(fā)電狀態(tài)，而變頻器沒有能量處理單元或其作用有限，因而導致變頻器中間直流回路電壓升高，超出保護值，就會出現(xiàn)過壓跳閘故障。
大多數(shù)變頻器為了避免跳閘，專門設置了減速過壓的自處理功能。如果在減速過程中，直流電壓超過了設定的電壓上限值，變頻器的輸出頻率將不再下降，暫緩減速，待直流電壓下降到設定值以下后再繼續(xù)減速。如果減速時間設定不合適，又沒有利用減速過壓的自處理功能，就可能出現(xiàn)此類故障。
②工藝要求在限定時間內(nèi)減速至規(guī)定頻率或停止運行。工藝流程限定了負載的減速時間，合理設定相關(guān)參數(shù)也不能減緩這一故障，系統(tǒng)也沒有采取處理多余能量的措施，必然會引發(fā)過壓跳閘故障。
③當電動機所傳動的位能負載下放時，電動機將處于再生發(fā)電制動狀態(tài)。位能負載下降過快，過多回饋能量超過中間直流回路及其能量處理單元的承受能力，過壓故障也會發(fā)生。
④變頻器負載突降。變頻器負載突降會使負載的轉(zhuǎn)速明顯上升，使負載電動機進入再生發(fā)電狀態(tài)，從負載側(cè)向變頻器中間直流回路回饋能量，短時間內(nèi)能量的集中回饋，可能會因中間直流回路及其能量處理單元的承受能力引發(fā)過壓故障。
⑤多個電動機拖動同一個負載時，也可能出現(xiàn)這一故障，主要是由于沒有負荷分配引起的。以兩臺電動機拖動一個負載為例，當一臺電動機的實際轉(zhuǎn)速大于另一臺電動機的同步轉(zhuǎn)速時，則轉(zhuǎn)速高的電動機相當于原動機，轉(zhuǎn)速低的處于發(fā)電狀態(tài)，引起了過壓故障。處理時需加負荷分配控制?？梢园炎冾l器輸出特性曲線調(diào)節(jié)得軟一些。
⑥變頻器中間直流回路電容容量下降。變頻器在運行多年后，中間直流回路電容容量下降將不可避免，中間直流回路對直流電壓的調(diào)節(jié)程度減弱，在工藝狀況和設定參數(shù)未曾改變的情況下，發(fā)生變頻器過壓跳閘概率會增大，這時需要對中間直流回路電容容量下降情況進行檢查。
對于過壓故障的處理，關(guān)鍵一是中間直流回路多余能量如何及時處理；二是如何避免或減少多余能量向中間直流回路饋送，使其過壓的程度限定在允許的限值之內(nèi)。
下面是主要的對策。
(1)在電源輸入側(cè)增加吸收裝置，減少過壓因素。在電源輸入側(cè)有沖擊過壓、雷電引起的過壓、補償電容在合閘或斷開時形成的過壓可能發(fā)生的情況下，可以采用在輸入側(cè)并聯(lián)浪涌吸收裝置或串聯(lián)電抗器等方法加以解決。
(2)從變頻器已設定的參數(shù)中尋找解決辦法。在變頻器可設定的參數(shù)中主要有兩點：
①減速時間參數(shù)和變頻器減速過壓自處理功能。在工藝流程中如不限定負載減速時間，則變頻器減速時間參數(shù)的設定不要太短，而使得負載動能釋放得太快，該參數(shù)的設定要以不引起中間回路過壓為限，特別要注意負載慣性較大時該參數(shù)的設定。如果工藝流程對負載減速時間有限制，而在限定時間內(nèi)變頻器出現(xiàn)過壓跳閘現(xiàn)象，就要設定變頻器失速自整定功能或先設定變頻器不過壓情況下可減至的頻率值，暫緩后減速至零，減緩頻率減小的速度。
②中間直流回路過壓倍數(shù)。
·采用增加制動電阻的方法
一般小于22kw的變頻器在出廠時內(nèi)部中間直流回路均裝有制動單元和制動電阻，大于22kw的變頻器需根據(jù)實際情況外加制動單元和制動電阻，為中間直流回路多余能量釋放提供通道，是一種常用的泄放能量的方法。其不足之處是能耗高，可能出現(xiàn)頻繁投切或長時間投運，致使電阻溫度升高，設備損壞。
·在輸入側(cè)增加逆變電路的方法
處理變頻器中間直流回路能量最好的方法就是在輸入側(cè)增加逆變電路，可以將多余的能量回饋給電網(wǎng)。但逆變橋價格昂貴，技術(shù)要求復雜，不是較經(jīng)濟的方法。這樣在實際中就限制了它的應用，只有在較高級的場合才使用。
·采用在中間直流回路上增加適當電容的方法
中間直流回路電容對其電壓穩(wěn)定，提高回路承受過壓的能力起著非常重要的作用。適當增大回路的電容量或及時更換運行時間過長且容量下降的電容器是解決變頻器過壓的有效方法。這里還包括在設計階段選用較大容量的變頻器的方法，以增大變頻器容量的方法來換取過壓能力的提高。
·在條件允許的情況下適當降低工頻電源電壓
目前變頻器電源側(cè)一般采用不可控整流橋，電源電壓高，中間直流回路電壓也高，電源電壓為380v、400v、450v時，直流回路電壓分別為537v、565v、636v。有的變頻器距離變壓器很近，變頻器輸入電壓高達400v以上，對變頻器中間直流回路承受過壓能力影響很大。在這種情況下，如果條件允許，可以將變壓器的分接開關(guān)放置在低壓擋，通過適當降低電源電壓的方式，達到相對提高變頻器過壓能力的目的。
·多臺變頻器共用直流母線的方法
至少兩臺同時運行的變頻器共用直流母線可以很好地解決變頻器中間直流回路過壓問題，因為任何一臺變頻器從直流母線上取用的電流一般均大于同時間從外部饋入的多余電流，這樣就可以基本上保持共用直流母線的電壓，相關(guān)問題會在項目5中進行介紹。
使用共用直流母線存在的最大問題應是共用直流母線保護上的問題，在利用共用直流母線解決過壓的問題時應注意這一點。