INVT中压变频器的应用.docx

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1、INVT中压变频器的应用自2003年开场，就致力于中压变频器电压为660V690V、1140V的开发与应用INVT中压变频器介绍深圳市英威腾电气有限公司自2003年开场，就致力于中压变频器电压为660V690V、1140V的开发与应用，在不断的理论与探究中，积累了丰富的经历。目前，开发与消费的中压变频器产品，已经成功应用于城市供水，油田的潜油电泵、注水泵、磕头机，煤矿中的主井风机、皮带机、掘煤机防暴等等领域，获得了良好的经济效应与社会效应。目前，我公司能消费中压变频器产品的功率范围为22KW800KW，几乎含盖所有工矿企业的应用需求。1、INVT中压变频器图1INVT中压变频器的根本构成主要器

2、件及技术讲明：1、使用4400V反向电压整流桥；2、使用直流电抗器，降低了输入电流谐波,进步变频器输入端的功率因素；3、逆变模块使用3300V高压IGBT,没有IGBT的串联,功率器件数目减少，进步了系统的可靠性，新一代模块损耗低，进步了整机效率；4、驱动电路使用光纤隔离传输可实现远间隔驱动，进步高压电路的抗干扰性能；5、15%电压波动设计，能承受瞬间250%冲击电流，低频转距大,适应中国电网和工况；6、电流冲击抑制才能强，负载大范围波动时，能平安稳定运行；8、采用了先进的SVPWM非正弦脉宽调制技术，在正弦波中注入零序信号。电压空间矢量脉宽调制技术SVPWM即是在正弦波中注入适当的三次谐波的

3、非正弦调制技术，它的线性调制度较SPWM高15，而且输出谐波小。减少了开关频率，降低了开关损耗，进步了系统的可靠性及寿命；9、能抑制电机的瞬态过电流，瞬态冲击电流可到达250，保证了在重负载下不跳脱，不影响消费效率；10、完善的保护：过流、过压、过载、欠压、欠载、缺相、短路、过热等；2、防爆变频器技术深圳市英威腾电气有限公司和其他防爆设备公司合作开发的防爆兼本安变频器通过高效能热管或者其他高效能散热技术，其极低热阻的高效散热性能，使高压IGBT的散热得到解决，设计最大变频器功率可到达800KW/1140V。针对煤矿井下的特殊环境，防爆变频器除了在箱体构造方面采取了相应的防潮、防滴水措施外，在主

4、回路方面尽量加大爬电间隔与电气间隙，在控制回路方面，所有的控制板均采取了特殊防潮措施。防爆变频调速装置采用英威腾CHV系列无速度传感器的矢量控制方式。无速度传感器的矢量控制的根本控制思想是根据输入的电动机的参数，按照一定的关系分别对作为根本控制量的励磁电流或磁通和转矩电流进展检测，并通过控制电动机定子绕组电压的频率使励磁电流或磁通和转距电流的指令值、检测值到达一致，并输出转矩，进而实现矢量控制。采用无速度传感器矢量控制方式的变频器不仅可在调速范围上与直流调速系统相匹配，而且可以控制异步电动机产生的转矩，以保证在低频0.5Hz运行时额定转矩的输出可到达1.5倍。INVT中压变频器的应用一、在矿用

5、防爆皮带运输机上的应用皮带机是当代化煤矿高产高效的主要运输设备，皮带机的拖动技术形式多样，直接启动、调速型液力偶合器、软启动、沟通变频拖动等多种形式。皮带机示意图如下：图2皮带机示意图煤矿井下皮带机目前对拖动技术的要求越来越高，根本要求是：1控制简单，启动特性好，调速性能好，启动转距大；2节能；3工作可靠，维护量小；4价格适中。采用无速度传感器矢量控制SVC的防爆变频器可以知足用户要求，将是井下皮带机拖动的开展方向。1、技术比拟1直接起动，转矩大，但力的传导不均，尾部反响慢，在皮带底部有堆积现象。2偶合器起动，皮带机渐渐起动，当到达一定转矩时皮带开场运转，而且起动经过中出现打滑现象，造成平安隐

6、患。3采用防爆软起动，皮带机空载时起动平稳，转矩降低，减少冲击，延长电机、胶带机、机械系统的使用寿命，但重载时需突跳，对胶带机冲击较大。4采用防爆变频器时，调速范围广，起动转矩大，可以在重载下缓慢起动，起动平安可靠，对于多电机拖动同步性能好，在匹配煤流传感器后，可自动根据煤流大小自动调速，一般可节约电能，并且电机功率因数有明显进步。2、综合本钱的比拟1电动机+减速器直接起动初期投入费用不高，但维护费用大。2电动机+液力偶合器+减速器，初期投入不太高，维护费用较大。另外因设备处于回风巷内道，液力偶合器维护不好经常漏油，有很大的平安隐患。3软起动电动机+减速器，初期投入费用居中，维护费用相比前两种

7、要少，能知足使用要求。4变频器+电动机+减速器，初期投入费用较高，维护费用最低，可调整运行速度，仅从带电一项上就可逐步收回本钱。综上所述，应用变频器是最好的一种方式。3、变频器在皮带机拖动上的应用特点1优越的软起动、软停顿特性。防爆变频器的起动、停顿时间是任意可调0-10min的，也就是讲起动时的加速度和停车时的减速度任意可调，同时为了平稳起动，还可匹配其具备的S型加减速时间，这样可将皮带机起停时产生的冲击减少至最小，这是其它驱动设备难以到达的。2验带功能。煤矿的消费运输系统多以皮带机为主，运输系统检修维护的主要工作是皮带机的检修维护，低速验带功能是皮带机检修的主要要求，变频调整系统为无极调速

8、的沟通传动系统，在空载验带状态下，变频器可调整电机工作在5%-100%额定带速范围内的任意带速。3平稳的重载起动。皮带机在运煤经过中任意一刻都可能立即停车再重新起动，必须考虑“重载起动才能。由于变频器采用无速度传感器矢量控制方式，低频运转最大可输出1.5倍额定转矩，因此最适于“重载起动。4功率平衡。煤矿井下皮带机系统多为双滚筒驱动或者多滚筒驱动，为了保证系统内的同步性能，首先，要求位于机头的各滚筒应同步启停，在某一电机故障时能使系统停机，同时为了保证系统的运输才能，应尽量保证各滚筒之间的功率平衡。通过调整相应两变频器的速度给定来调整两电机之间的速度差，便可以任意增大或者减小两驱动电机的电流差值

9、的大小，因此可以通过单独的控制系统控制各电机的电流值，通过调整各电机的速度来使各电机电流值逐步趋于平衡。英威腾CH系列特有下垂功能，可动态调整系统的功率平衡。5自动调速、节电效果明显。对应于煤矿的特殊消费条件，有时，煤的产量是极不均匀的，当然皮带机系统的运煤量也是不均匀的，在负载轻或者无负载时，皮带机系统的高速运行对机械传动系统的磨损浪费较为严重，同时电能消耗也较低速运行大的多，但因消费的需要皮带机系统又不能随时停车，采用单独的控制系统对前级运输系统的载荷、本机运输系统的载荷进展分别测量，这样可控制变频器降速或者提早升速。对于载荷不均的皮带机系统，可大大节约电能。6降低胶带张力。由于采用防爆变

10、频器所产生的良好起动特性，至少可降低起动张力30%，如在初期设计选择胶带强度时可降低一个标号。在实际应用经过中，由于降低了起动冲击，皮带机机械系统的设备损耗也随之降低，尤其托辊及滚筒的寿命成几倍的延长。7现场应用证实，采用防爆变频器将大大进步皮带机的可靠性，降低机械系统损耗，减少运输系统的维护量，且节能明显。隔爆变频器以其特有的软启动特性，较高的性价比，将成为井下皮带机拖动的开展方向。4、皮带机同步功率平衡的应用方案针对煤矿防爆装置对两台变频器的同步性要求精度高，设计方案如下：方案一：简易控制图3模拟信号速度同步控制示意图如图3，通过模拟量信号给定同步速度，稳态时使用速度下垂控制，并且两台变频

11、器共直流母线，到达能量的平衡，使系统更节能。十分需要讲明，下垂控制功能专用于多台电机驱动同一负载的工况。多台电机驱动同一负载时，不可防止的会出现速度不同步问题，速度快的电机将承受较重负载。这种情况下，变频器设置下垂功能后，可根据负载变化自动调整运行频率，使高转速电机速度下垂变化，进而使负载平衡分配。方案二：通过高速脉冲输入输出实现给定速度的同步控制，框图如下：图4高速脉冲速度同步1、使用速度控制，主要的控制方法如下：两台变频器都采用闭环矢量控制方式。采用闭环矢量的目的是闭环矢量速度控制精度高，速度控制精度到达1/1000，且低频力矩输出到达180%额定输出，动态响应快，可随负载变化动态调整速度

12、输出。主变频器的速度反应通过高速脉冲输出口HDO输出，作为从变频器的速度给定。HDO的输出频率范围：050KHz，精度可到达0.1Hz。从变频器采用高速脉冲输入口HDI收集主变频器的HDO信号，作为频率给定。HDI的输入频率范围：050KHz，精度可到达0.1Hz。2、使用转矩控制，主要的控制方法如下：主变频器的转矩通过高速脉冲输出口HDO输出，作为从变频器的转矩给定方案三：通过通讯方式实现给定速度的同步控制，框图如下：该方案与方案二根本一样，只是从变频器的给定采用485通讯方式给定，485通讯的最大波特率为38400BIT/S，可用于远程控制。5、使用案例图6315KW/1140V防爆变频器

13、图7630KW/1140V风冷变频器二、在矿用透风机上的应用由于矿用透风机一般为扇风机，即向外抽风，一般采用的是离心式风机，拖动惯量比拟大。因此在改造中，在调整变频器的参数时应特别留意。由于惯量比拟大，在停机的经过中，电动机势必要进入发电状态，假设此时变频器停机时间短，发电的能量即会进入变频器形成倒灌，造成变频器主电路电压升高。假设用户对停机时间无特殊要求，可将变频器的下降时间尽量延长，或者使电机自由停车。对于升速时间，由于负载惯性比拟大，变频器频率变化快，变频器即会出现过流保护，而不能正常工作。因此其升速时间也不能太短，一般以变频器正常工作为宜。总之，矿用透风机采用变频调速，不但实现了软起停

14、，节约了电能，而且可根据巷道的风量需求方便的进展调速，应用效果是特别理想的。我国的煤矿企业相当多，变频器在这一方面的应用应当是特别广泛的。三、在潜油电泵上的应用一概述变频调速器的出现为沟通调速方式带来了一场革命。随着近十几年变频技术的不断完善、开展。变频调速性能日趋完美，已被不同学科、不同行业的工程技术人员广泛应用于不同领域的沟通调速。为企业带来了可观的经济效益，推动了工业消费的自动化进程。变频调速用于沟通异步电机调速，其性能远远超过以往任何交、直流调速方式。而且构造简单，调速范围宽、调速精度高、安装调试使用方便、保护功能完善、运行稳定可靠、节能效果显著，已经成为沟通电机调速的最新潮流。二通用

15、双回路方案由于潜油电泵是在户外海上使用，其工作环境及其配电设备的工作环境都比拟恶劣；而采油作业对采油设备的可靠性又要求很高，故在实际使用变频系统时应增设工频备用系统既变频工频双回路系统或者在原工频系统的根底上加装变频系统，这样工频系统与变频系统可互为备用，既便是在变频系统故障或者检修的状态下对采油作业的影响也不大，进而进步了采油设备系统的平安可靠性。图8共用直流母线双回路系统示意图一、设备选型：1、除指定配件外，全选用进口器件2、每台油井用一台变频器，配上工频回路，做成一体化变频柜。3、变频器规格：输入电压为：3AC1140V+15%，输出功率55KW。二、供电方式：采用变压器-整流器的供电方

16、式双回路接线：为确保系统的平安可靠，在变频器、整流器发生故障或者进展检修时确保其它油井的正常运行消费，本控制系统采用变频-工频双回路接线方式，在保存原工频系统的根底上加装变频系统，详细作法如图8所示。1、变压器的容量为所有潜油电泵电机容量之和的1.3倍。2、沟通电压为：1140VAC3、逆变器的容量与磕头机电机容量一样或者稍大。4、确保工频与变频的相序一致。三、抽汲参数优化控制及节电增效原理由于不同地域，不同油井及井深、油液面、油粘度的不同，要求潜油电泵有不同的公道抽汲参数。通常，当潜油电泵的参数一定后，采用改频率电机转速或者传动比的方法来调节，这样不但能省电，到达最正确的经济效益，而且电机能

17、零电流起动，对电机的保护全面。由于潜油电泵属变负载类负载，即电机在起动时需较大转矩，而停顿时那么负荷很重。电机那么处于电磁能泄放状态，软停顿对防止油下冲有明显的作用，油泵不会被打坏。四、投资与节能变频系统的初次投资轻易给投资者一种投资高风险大的感觉，这主要是对变频节能效果不很理解或者将变频系统的初次投资与传统的一些调速方式，如：液力藕合、滑叉电机、变级调速等调速装置的初次投资在未充分考虑节能效果及变频器功能的情况下进展比拟，以及对变频器的质量、稳定性、售后效劳等还不太理解的感觉；变频节能系统装置在各类调速系统中使用时，其节能效果对于单台设备可做到15-75%，在未受到其他因素的影响的情况下一般

18、可取上限；节能效果平均值是由实际应用中得到，权威性数据可由市场上公开出售的资料书查到；通过这些数据再进展一些简单的投资回收率的计算可知；变频节能系统装置的投资回收期一般为4-20个月这是经历值也是权威数据。深圳市英威腾电气有限公司按油田采油厂采油方式的不同需求，同时消费660V至1140V电压等级的中压变频器。十分合适井深超过1300M以上的深井电潜泵使用。该产品安装、使用方便，保护功能完善，尤其是欠电流保护既轻载自动关机和过电流保护因泥砂、石块阻塞油泵或者其它机械故障过载自动关机功能。防止和减少因空转和卡泵造成电机损坏，停产检修的极大损失，受到用户欢送。由于中压变频用具有输出频率任意可调的特

19、性，用户可以及时、方便的根据油井产油量及油液面变化，调节电潜泵电机转速，有利于油井稳产，节电率可达30-60%，综合经济效益高。变频节能系统及消费经过自动化系统在各行业机电设备和消费线上的应用是社会消费开展的必然趋势，它有着早使用、早改造、早受益、快开展的特点，它将不断的被推广应用，并将为企事业的开展锦上添花，为全社会的开展添砖加瓦。五、综合效益采油井潜油电泵是一种大惯量变化负载，所采用的拖动设备是三相异步电机，普遍存在效率低，不便调速，上下冲程不可调，功率因数低等弊端。针对以上问题，我公司开发研制了INVT系列产品及共用直流母线技术，采用了先进的控制方式控制潜油电泵运行，到达节能、增效、增产

20、实现自动化的效果，同时到达了电网优化的目的，在国内各油田得到广泛的应用。六、节能增效根本原理本控制装置基于变频调速原理开发而成。在潜油电泵大惯量变载工作状态下，本控制装置有以下几个特点可以到达节能效果。调速节能潜油电泵属次泵类负载，其耗电功率PN3，假如调整转速N知足最正确冲次及上下冲程速度，省电效果惊人。动态调功功能在潜油电泵变载的工作状态下，控制装置以7000次/秒的速度自适应电机的载荷，自动改变加在电机上的端电压，保证电机在最小电流、最低电压即最小功率状态下运行，到达了节能效果，即调不调速都节能。动态功率因数补偿功能控制装置具有功率因数补偿功能，可取代原有的控制柜启动器、补偿器，使系统趋

21、向一体化，保证电机功率因数COS0.95以上，进而减小了设备损耗，减小了线损，改造了电网，增加了装机容量，到达了节能的目的。软启动功能由于电机全压启动时，启动电流即是37倍的额定电流，因此通常在带载电机启动时，会对电机和供电电网造成严重的冲击，导致对电网容量要求过高，而且启动时对设备产生的大电流和震动对设备极为不利；采用本控制装置的软启动功能将会使启动电流远远低于额定电流，实现电机真正意义上的软启动，到达了节能的目的。不但减少了对电网的冲击，且能延长设备使用寿命及维修周期，减少设备维修费用。本控制装置可任意分别设定潜油电泵的速度，以适应油井井下原油液面的变化。使潜油电泵随时工作在最正确运行状态，到达增产、增效的目的。随着变频调速技术的不断开展，新材料、新工艺、新技术的开发与应用，中压变频器的应用会越来越广泛。作为中压变频器的主流研发与制造供给商，深圳市英威腾电气有限公司将继续秉承不断追求与创新，立足传动领域，为广阔用户提供物超所值的产品。