高压变频器基本知识.ppt

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1、高压变频器基本知识 技术2部一电机调速的原理一电机调速的原理 根据电机的转速特性n=60f（1-s）/p可以得出，改变电机的转速，基本上有三个方法：改变频率，改变转差率或改变磁极对数。转差率是电动机的定子磁场转速与转子转速的差与定子磁场的转速的比值对于通用的调速方式，可以分为以下几种：从节能角度通常分为高效调速和低效调速。高效调速是指基本上不增加转差率损耗的调速方式，在调节电机转速时，转差率基本不变，不增加转差损失，或将转差功率以电能的形式回馈到电网或以机械能形式回馈机轴；低效调速则存在附加的转差损失，在相同调速工况下，低效调速的节能效果不如高效调速。常用的有以下几种调速方式：1变极调速：通过

2、改变定子绕组的极对数来改变旋转磁场同步转速进行调速的，是无附加转差损耗的高效调速方式。极对数P为1，2，3.等。如f=50HZ时，P=1则n=3000转/分.改变极对数用改变定子绕组的接线方式来完成。这种改变极对数来调速的鼠笼型电动机常称为多速感应电动机或变极感应电动机。优点：运行可靠，效率高，控制线路简单，容易维护，对电网无干扰，初始投资低。缺点：因为P为整数，调速不连续，抑制了它的适用范围。适用于固定调速变化的场合。一般情况下，为了弥补有极调速的缺陷，与定子调压调速或电磁耦合器调速配合适用。2串级调速:在绕线型感应电动机的转子电路中串入一个与转子电动势相反的附加电动势，用以减小转子电流，降

3、低转子的转矩，从而达到调速的目的。这时，转子电路内不再串入外接附加电阻，产生转差损耗，而是将转子的转差功率回馈到电网上或机轴上，是一种高效调速方式。（将转子上移出的电转差功率通过整流，逆变送回到电网，这样相当于改变了转子内阻，从而改变了电动机的滑差。因为转子的电压和电网的电压不同，所以向电网逆变需要一个附加的变压器，如果变压器在电机的外部，属于传统的串级调速，一般采用内馈电机的方式，即在定子上另做一个三相辅助绕组，辅助绕组也参与做功，这样，主绕组从电网上吸收的能量将会降低，从而达到调速节能的目的,这种调速称为内馈调速。）一般内馈调速是通过移相触发控制（移相内馈），有源逆变器通过改变逆变角控制电

4、转差功率，并人为产生无功功率，抗干扰性差，逆变器电流等于转子电流，换向重叠角大。增加换向难度。逆变器易发生颠覆故障。另外一种为斩波内馈方式，可以改变 移相内馈的缺点，因为斩波控制时，逆变角固定在最小值不变。提高了系统功率因数，减小逆变的电压波形畸变和逆变电流的谐波幅值，使系统的谐波电流小于5%。内馈调速和串级调速都属于转子电磁功率控制的调速，就是通过改变转子电磁功率来实现的。优点：调速效率高，可实现无级调速，初始投资不大。缺点：对电网干扰大，调速范围窄，功率因数比较低，必须是绕线转子等，与转子串电阻相比，主要是其效率优势，串级调速系统的总效率一般在80%左右。3电磁离合器调速：电磁转差离合器由

5、主动部分电枢和从动部分感应子组成，其调速功能是通过调节感应子励磁电流的大小改变气隙磁感应强度，从而改变感应子从动轴的电磁转矩来实现调速。因此，在某一恒定转矩下，励磁电流发生变化时，转速发生变化，调速范围小，非线性严重，励磁电流的损失都转化为热能耗，属于低效调速方式，一般用于低压电机，功率不大的场合。电磁滑差离合器：除了内部作用机理与液力耦合器有所区别以外，调速的原理完全相同，同样是损耗功率控制调速。调速所产生的损耗功率以热能形式消耗在滑差离合器内部，效率特性与液力耦合器一致4液力耦合器调速：液力耦合器是一种利用液体介质传递转速的机械设备，通过连续改变液体的压力来进行调速。压力越大，输出转速越高

6、。这是高压电机领域中最传统的调速方式，但这种方式能耗大，效率低。原因是存在严重的耦合损失和转差损失。耦合损失是由于液压油内摩擦造成的，转差损失是由于调速时输出轴和输入轴存在转差造成的。这种损失随转差的增加而上升，即效率=1-S，其中S为转差率，这两部分都转为热量消失。另外，受执行机构和液压机构限制，调速精度差，同时还存在严重的非线性，只在15%-85%之间调节线性区，但仍存在增速与减速间逆差间隙，造成自动系统很难投入运行。并且需要一整套油系统，维护工作量大。对于风机泵类负载，由于负载转矩按转速平方率变化，原传动输入功率则按转速的平方率降低，损耗功率相对小一些，但输出功率是按转速的立方率减小，调

7、速效率仍然很低。液力耦合器的调速效平均效率在50%左右。5变频调速：通过改变电动机的定子供电频率来改变旋转磁场同步转速进行调速的。是无附加转差损耗的高效调速方式。通常我们所说的60f/p,变频调速系统的关键装置是频率变换器即变频器。优点：调速效率高，启动能耗低，调速范围宽，可实现无级调速，动态响应速度快，调速精度高，操作简便，易于实现生产工艺控制自动化。由于对异步电动机进行调速控制时希望电动机的主磁通保持额定值不变。磁通太弱，铁心利用不充分，同样的转速电流下，电磁转矩小，电机负载能力下降；磁通太强，则处于过励磁状态，励磁电流过大，使电动机过热，负载能力下降。为了保持电动机的负载能力，应保持气隙

8、主磁通不变，就要求降低供电频率的同时降低感应电动势，保持电动势与频率之比为常数进行控制，我们所用的即为V/F控制方式。二二.高压变频器概述高压变频器概述 常见的高压变频类型根据结构可分为高-高型和高-低-高型，根据功率单元结构分可分为单元串联多电平型和三电平型，根据滤波方式，可以分为电流型和电压型，。按照电压等级可以分为6KV和10KV系列。2.1 高-低-高型变频器：就是通过输入降压变压器将输入电压降低，然后通过变频器实现调速功能，再通过升压变压器使输出提高到较高的电压等级，以满足电动机的电压要求。实质为低压变频，从电网和电机两侧来看为高压。因为存在低压环节，电流大，结构复杂，效率低，可靠性

9、差，其谐波较大，随着真正的高压变频器的技术发展，这种方式逐渐被淘汰。2.2三电平型 三电平型是一种直接采用高压IGBT或IGCT功率器件的高压变频器，它采用传统的交-直-交变频器结构，整流部分采用12脉冲或24脉冲三相整流器，逆变部分采用三电平PWM逆变器，三电平方式运行功率因数高，响应速度快，由于采用了耐压较高的开关器件，数量少，使造价成本降低，柜体尺寸小，可靠性好。与普通的二电平PWM变频器相比，由于输出线路电平数由2个增加到3个，每个电平幅值相对较低，由整个直流母线电压降低为一半的直流母线电压，输出的dv/dt也相应的下降；在同等开关频率的前提下，采用三电平结构还可使输出波形质量有较大的

10、改善。但是，从元件不串联原则出发，目前三电平方式不能直接输出6000V电压，以高压IGBT或IGCT为例，目前使用的电压等级最高的为6500V，输出交流电压为4.16KV。初期使用时，由于输出电压与电机工作电压不直接匹配，对6KV来讲，须将高压电机星形接法该为三角形接法，当变频出故障时，得改回去工频运行。目前方法是在输出端加一个自耦升压变压器，才可直接用于6KV，10KV系列。2.3高-高型变频器我们所用的变频器结构即为高-高型变频器，下面介绍一下基本原理三风光高压变频器的原理及结构三风光高压变频器的原理及结构 我们公司高压变频器分为6KV系列和10KV系列，3KV系列的也有。高压变频器的拖动

11、对象鼠笼式三相异步电机，负载多为风机，水泵类，节能效果比较明显。我们高压变频器采用高-高型模式，每相采用低压功率单元串接组成,由一个多绕组的移相隔离变压器供电，通过高速微处理器来实现对变频器控制。从结构来看，变频器的柜体可以分为控制柜，功率单元柜，变压器柜和旁路柜。1.控制柜控制柜作用主要是实现变频器的各种控制功能，提供给功率单元柜的电源及控制信号，在变频器发生故障时，停机保护。控制柜的主要器件为主控板，PLC，UPS纯在线式电源及人机界面。1.1主控板采用高速单片机，完成对电机控制的所有功能，采用正弦波载波移相方式产生脉宽调制的三相电压指令。通过RS485通讯口与人机界面进行交换数据，提供变

12、频器的状态参数，并接受人机界面的参数设置。1.2UPS（不间断电源）:主要是在当外部控制电掉电时，UPS给控制电路提供电源，使变压器的自带的一组220V控制电源能够在允许的时间内切换过来，使变频器正常运行。相当于一个后备电源。如果没有UPS，控制电掉电后，功率单元中IGBT模块开关状态紊乱，瞬时电压过大，使变频器损坏。如IGBT模块上下桥臂直通，击穿模块。1.3PLC（可编程逻辑控制器）：PLC体积小，功能强大，用于变频器内部开关信号以及现场操作信号和状态信号的逻辑处理，增强了变频器现场应用的灵活性。PLC有处理4路模拟量输入和1路模拟量输出的能力，模拟量输入用于处理来自现场的流量、压力等模拟

13、信号或模拟设置时的设置信号；模拟输出量是频率给定信号。对开关量不能满足要求时，可以用开关量扩展模块来实现。1.4人机界面：为用户提供友好的全中文操作界面，负责信息处理和与外部的通讯联系，可选上位监控而实现变频器的网络化控制。通过工控机接口板和PLC采集的数据，计算出电流、电压、功率、运行频率等运行参数，提供记录功能，并实现对电机的过载、过流进行报警和保护。通过RS485通讯口与主控板和PLC连接，实时监控变频器系统的状态.具有故障显示及记录功能，使操作人员随时可以观察到变频器的运行情况。操作简单，灵活。控制方式：远程控制，本地控制操作方式；远程操作，就地操作，人机界面操作2.功率单元柜 变频器

14、实现变频的关键的部分。分为三相，每相功率单元的输出相串联。功率单元数根据电压等级和功率大小来决定。6KV系列的高压变频器，对于小功率的（小于800KW），每相6个单元，共18个单元；对于800KW以上的变频器，为了避免功率单元的重量过重，我们采用每相8个单元，共24个单元的结构（用户现场不要求变频器的大小的情况下，对于大功率的变频器，推荐使用24个单元的结构），10KV系列的高压变频器，一般采用每相10个单元，共30个功率单元的结构；对于大功率（超过2000KW)，则采用每相13个单元，共39个单元的结构。说明：10KV系列结构改进后，备用功率单元为1个。每个功率单元承受全部的电机电流、1/N

15、的相电压、1/3N的输出功率。N代表每相功率单元的个数。功率单元的主电路结构如下：1、典型的三相输入单相输出电路；2、具有单元旁路功能。单元发生故障时通过旁路闭合来自动旁路输出；3、在电解电容上当进行处理，提高电解电容寿命；电解电容的容量比低压变频器要大，因为单元为单相输出，全靠电解电容来进行无功电流的交换，而低压变频则是三相输出，无功可以相互抵消。设计时一般按1A=90UF计算。3 变压器柜 主要为移相干式变压器。给功率单元的工作提供独立的三相输入电压，功率单元之间及变压器二次绕组之间相互绝缘。二次绕组为多个相互绝缘的绕组，全采用星形绕法，绕组分成三个相位组相位差为10，形成了36脉冲整流电

16、路结构。可以不加任何谐波滤波器就能满足总输入电流谐波小于5%的要求。输出采用载波移相脉宽调制技术，总输出电压谐波小于5%。输入输出谐波均能满足国家标准GB/T1454993的要求，噪音低，温升低，不会引起电机的转矩脉动，对电机没有特殊要求。4 旁路柜也就是所说的开关柜，主要是实现工/变频转换。目的是当变频器发生故障时，可以将电机切换到工频运行，不影响生产。对于一拖一的旁路柜主回路图如下：所用主要器件（一拖一为例）机械闭锁：1个 JSXN(G)-3 高压隔离开关：3个 GN19-10/400-12.5 真空接触器：2个 JCZ5-7.2(12)/A-中间继电器：若干 MA406A-44限流电阻：

17、RXHG-60-3KW 1个变频器的外围接口：四高压变频器的性能及特点四高压变频器的性能及特点41高压变频器的性能指标额定输入电压：6kV（-20%+15%）输入频率：50HZ10%输入方式：36脉冲二极管全波整流输入输出方式：载波移相 正弦波脉宽调制输出输入功率因数：不小于0.96（额定负载时）效率（含变压器）：不小于96%（额定负载时）输出频率：0-50Hz，0-100%连续可调频率分辨率：0.01Hz过载能力：150%立即保护控制电源：220VAC，5kVA冷却方式：强制风冷防护等级：IP20模拟量输入：两路，05V/420mA可选模拟量输出：两路，05V/420mA可选开关量输入输出：

18、24入/16出（可按用户要求扩展）通讯接口：RS485接口运行环境温度：-10到40贮存/运输温度：-40到70环境湿度：90%（20时），不结露安装海拔高度：1000米（超过1000米时，需降额运行）运行参数自动记录和输出、自动故障记录、限流功能、输出电压自动调整功能、瞬时停电自动跟踪功能、单元旁路功能等。42高压变频器的优势1.系统控制电源采用外部220VAC和高压主电源j经移相变压器降压隔离后220VAC双路供电，系统运行更可靠、操作更简便。可以在无高压电的情况下检测变频器的输出及各点波形，便于调试、检修及操作人员陪训;2.功率单元工作电源为外部开关电源，避免了高压瞬时掉电时对单元的控制

19、电源的影响；3.瞬时停电保护及高压掉电检测功能。当主电源失电后，变频器控制电机处于发电状态运行，为单元电容充电，并为单元控制电源供电，直至主电源恢复，变频器回到原运行状态。瞬时停电时间典型值为3秒（具体时间可以根据用户的系统而定），超过3秒变频器则保护，检查停电原因，以免变频继续运行而引起事故；4.限流功能。避免启动或负载突然变化时，使变频器输出电流过大而导致保护动作；5.完善的上位机控制功能。可与DCS系统实现硬连接。直接与DCS通讯还做不到，主要是通讯协议的问题，正在做这方面的工作。6,功率单元模块化设计，可以互换，维护简单；7.具有单元旁路及工频/变频旁路功能。在每个功率单元中，如果发生

20、故障，如过流，过压，或温度保护功能等时，旁路部分的可控硅导通，使变频器降额运行，在短时间内不影响电机的正常运行。工/变频转换主要用在变频器损坏时，可以自动或手动（这根据用户要求，建议使用手动方式，手动方式更可靠，因为用变频方式运行时风机风门或是水泵阀门是全开的，若变频出现故障直接转入工频运行，压力突变会影响系统的管道）切换到工频保证电机正常运行。五高压变频器应用场合五高压变频器应用场合51风光高压变频器的实际应用高压变频器的负载多为风机，水泵类节能比较明显。负载性质决定不需要在四象限运行，而对于高压提升机，负载则需要在四象限运行，需要进行能量的回馈，这样，可以将能量回馈到电网中去，不使能源白白

21、浪费掉。咱们的高压变频器的实际应用情况：BP37-560KW 宁夏煤业集团有限公司乌兰矿 对旋风机BP37-800KW重庆南桐煤矿业 对旋风机BP37-560KW胜利油田耿井水厂 水泵BP37-1800KW辽河油田 泵类BP37-240KW济南钢铁股份有限公司 一烧厂除尘风机BP37-1000KW武汉712研究所 做短路负载验BP37-315KW吉林通化矿业 集团 井下 皮带机BP37-1000KW杭州巨化硫酸厂（化工业）水泵BP37-1000KW 文登电业总公司文登热电厂 1#热网泵BP38-2800济南平阴齐发药业 风机 52高压变频器的应用场合火力发电：引风机、送风机、除尘风机、排污泵、

22、锅炉给水泵、热网泵等冶 金：引风机、除尘风机、通风机、泥浆泵、除垢泵等石油、化工：主管道泵、注水泵、循环水泵、锅 炉给水泵、引风机、除垢泵等市政供水：水泵等污水处理：污水泵、净化泵、清水泵等水泥制造：窑炉引风机、压力送风机、冷却器吸尘风机、窑炉供气风机、冷却器排风机、分选器风机、主吸尘风机等造纸：打浆机等制药：清洗泵等采矿行业：矿井的排水泵和排风扇、介质泵等六高压变频器的尺寸与应用器件六高压变频器的尺寸与应用器件1变频器的尺寸以一拖一的为例：（不加槽钢，槽钢的高度为120）6KV系列（1000KW以下的）10KV系列（以2000KW为例，都为前放）（13个功率单元每相）尺寸：800KW以下：2

23、变频器的应用器件变频器的应用器件为了保证我们变频器的功能可靠，主要器件都是采用进口厂家或国内知名的厂家。注：IGBT的应用：1700V/200A以上的用FF系列，200A以下的仍用BSM系列，1200V/150A以上的用FF系列的，150A以下的仍用BSM系列。可控硅：全部用西门康SKKT系列的UPS：SURT2000XLICH人机界面：PWS3261-TFT 按裕量算得话，如果额定电流大于80A，则旁路改为IGBT。800KW 6个单元：8个单元七节能的计算七节能的计算71 风机的节能原理 在工业生产和产品加工制造业中，风机设备应用范围广泛；其电能消耗和诸如阀门、挡板相关设备的节流损失以及维

24、护、维修费用占到生产成本的7%25%，是一笔不小的生产费用开支。随着经济改革的不断深入，市场竞争的不断加剧；节能降耗业已成为降低生产成本、提高产品质量的重要手段之一。目前，变频调速技术已经成为现代电力传动技术的一个主要发展方向。它的卓越的调速性能、显著的节电效果，改善现有设备的运行工况，提高系统的安全可靠性和设备利用率，延长设备使用寿命等优点随着应用领域的不断扩大而得到充分的体现。通常风机调节风量的方法有调节风门的开度和改变风机转速两种方法。由风机的压力风量特性曲线如下图：在图中R1、R2为管路特性曲线，N1、N2为风机转速。根据现场情况，为了保持风量保持Q2不变，先将风门完全打开，此时管路特

25、性曲线由R1变为R2，即由A点变为B点，这样风量变大，为Q1，同时在转速配合下调整风量，使风量由Q1变回Q2，这样可使在同样的风量消耗最小的功率，但此时风量不变风压减小。根据风机特性可知（理论上）：风量与转速成正比，即Q1/Q2=N1/N2风压与转速的平方成正比，即H1/H2=（N1/N2）2 风机的轴功率与转速的立方成正比，即P1/P2=（N1/N2）3假设现场情况原风门开度为30，改造后需调为100，即风门完全打开，根据风量与转速的关系有：Q1/Q2=10/3，根据实际和经验我们知道，实际风量并不是原来的三倍，而小于三倍，大约为2.8倍左右，由此N1/N2=1/2.8，如果调整转速，我们知

26、道电机转速与电机输入的电源频率基本成比例，中间存在转差率的关系，基本上有f1/f2=1/2.8，即使用变频时，假设原来运行工频50Hz，变频运行到18Hz即可达到同样的风量。考虑到电机和风机间的传动效率和变频器的现场使用经验，频率一般需要调整到30Hz左右，能使变频器达到较佳状态。相对工频节能计算为：（P1-P2）/P1=1-P2/P1根据上述可知功率与转速的立方成正比，即P1/P2=（N1/N2）3（P1-P2）/P1=1-P2/P1=1-（N2/N1）3=1-（30/50）3=78.4看出转速调节的节能空间很大。由此得出,风机节电算法：P改造前=I运行/I额定*P额定 P改造后=U3*P改

27、造前（1-K风机空耗率）+P0风机空耗H节电率=（P改造前-P改造后）/P改造前*100W节电量=P改造前*H节电率*T每天工作时间72水泵的节能原理7.2.1 改造原因根据供水情况的不同，一般现场通过调节阀门来调节水量。水厂供水系统在设计时，考虑到以后发展的需要、通常以最大供水量来选择水泵流量和扬程。因此，在用水低谷时，对系统的调节工作量较大，人工调节跟不上时，导致系统压力过高，可能使管网系统损坏。并且通过阀门调节实现水量的控制，不仅工作量大，且大量的电能白白浪费在管路和阀门上。为了保证该系统连续安全可靠运行，使其既满足水量要求又能耗电最小，提高供水质量，完全有必要对现有的供水系统进行变频改

28、造。为什么要用变频调速器呢？随着电力电子技术发展，采用变频方式实施交流电机调速达到控制要求，已是成熟技术，它具有较高的功率因数，灵活简便的控制方式，稳定可靠的运行，启停过程中的软启停可消除水锤效应，相对降低20%-40%能耗等明显优点。恒压供水原理恒压供水，是指通过闭环控制，使供水的压力自动保持恒定。用户用水的多少是经常变动的，因此，供水不足或供水过剩的情况时有发生。而用水和供水之间的不平衡集中的反映在供水的压力上，即用水多而供水少，则压力低；用水少而供水多，则压力大。保持供水的压力恒定，可使供水和用水之间保持恒定，即用水多时，供水也多；用水少时，供水也少。水泵变频调速控制是恒压供水的一种最常

29、用方式，其控制原理为：将供水管道压力作为调控参数，通过压力变送器（或远传压力表）将压力信号转换为4-20mA（或0-5V）直流信号，送入变频器内的PID调节器，与压力设定信号比较，其差值由调节器作PI运算，输出信号送给变频器，随时调整变频器的输出频率，控制电机转速，改变水泵的出水量，维持供水管道压力稳定在设定的压力值上。若供水管道压力发生变化将自动进行调节。例如，当用水量减少，管道压力增加时，例如，当用水量减少，管道压力增加时，变送器信号大于设定信号，调节器输出减变送器信号大于设定信号，调节器输出减少，变频器输出频率降低，电机转速下降，少，变频器输出频率降低，电机转速下降，水泵出水量减小，使管

30、道压力减小。由于水泵出水量减小，使管道压力减小。由于其调控过程较快，短时间内，变换器信号其调控过程较快，短时间内，变换器信号和压力给定信号便处于动态平衡状态，从和压力给定信号便处于动态平衡状态，从而维持了变频器输出频率稳定，实现了恒而维持了变频器输出频率稳定，实现了恒压供水。压供水。恒压供水的节能计算水泵的节能计算与风机的节能计算基本上相同 八：节能计算举例八：节能计算举例例：改造前客户基本情况是：例：改造前客户基本情况是：设备名称：设备名称：3#炉引风炉引风 型号：型号：Y450-50-6 容量容量:500KW 电压等级电压等级:6KV 额额定电流定电流:61.A 实际电流：实际电流：36A

31、挡板开度挡板开度:28%日运行时间日运行时间:24H 年运行时间：年运行时间：6500小时小时电费：电费：0.48元（不含税）元（不含税）变频前使用的实际功率P1：P1=(运行电流)(额定电流)P额=293.6 KW变频后使用的实际功率P2:根据挡板开度，当开度为28%，这时的风量与为额定风量的比值按45%估算，根据流量与转速的一次方成正比，功率与转速的三次方成正比，变频之后所需功率：P2=P额(45%)3=45.6KW节电率为：=（P1P2）/P1=84.5%年节电量W为：W=（P1P2）6500小时=1612000度按照电费0.48元（不含税）计算1年节省电费W0.48=77.376万元

32、变频改造后，节能是主要的，其次还能带来很多其他的效益.1、变频调速器其良好的可靠性以及调速范围广且平滑能满足工艺要求，小的启动电流亦可以减少对电网的冲击。2、变频系统各种保护功能可靠，从而消除了因电机过载或单相运行而烧毁电机的现象，确保了安全运行。3、减少了设备的维护和维修量，降低了维修费用4、提高了系统的功率因数；5、改造后，精简了控制程序，使操作更加方便，即提高了产品质量，又提高了生产效率，从而达到了节能降耗的目的。其综合效益是特别明显的 九：现场参数的要求九：现场参数的要求 所以在现场，我们需要的数据大概如下：（要如实填写）十高压提升机变频器十高压提升机变频器 高压提升机变频器是在高压变

33、频器和低压提升机的基础上研制成功的。结构，原理基本上与高压变频器相同，不同的是，功率单元结构多一部分回馈部分。高压提升机现场数据：1、现场实际电压：波动范围：2、最高速度：加速度：3、减速距离：井深：4、最大负载：5、单勾 双勾6、主井 副井7、直井 斜井 斜井角度8、工频启动电流 工频运行电流9、工频一勾所用的时间：10、电机参数：11、工况环境：12、电控柜情况：PLC式 模拟电路式 电控柜是否一并改造电控柜厂家是否能配合改造各种保护是否齐全？如过卷、松绳、过速、反等13、新上系统还是老系统改造？14、新上系统是否有工频操控系统？十一十一.年高压变频器的技术改进年高压变频器的技术改进 在2

34、006年，我们高压变频器的主要功能改进如下：1.功率单元电源的改进 在高压变频器中，每相的功率单元电源各是由一个功率激励板提供，而功率激励板工作的电源是由三个开关电源DNC650GJ或DNC1050GJ提供的（如下图1）。同时，需要3个电解电容10000UF/400V来做后备电容。所以，变频器的正常运行与否，与开关电源的正常运行有直接关系。在现场运行中，我们发现开关电源故障率较高，这就需要我们对功率单元电源的取向进行改进。在这种情况下，我们做了如下的改进：在图2中，我们只需要一个给整流二极管提供稳定的220VAC电源的元件，我们选择了纯在线式的UPS,通过磁环A，磁环B，磁环C（降压变压器）给

35、三相功率单元提供电源，匝数比为45：12。根据每相功率单元数的不同，次极的匝数相应的增加或减小。磁环1的是电感，与功率激励板上的无感电容组成LC谐振，使功率激励板的输出波形接近于正弦波。在BP37-800KW（重庆南桐），BP37-710KW（伊春发电厂）等都已应用。2.机械闭锁的应用 在旁路柜中，控制工/变频转换所用的是高压隔离开关，带人力操作手柄，工/变频互锁（各高压隔离开关实现互锁）依靠电磁锁来实现。操作手柄太古老，与高压变频器这样的高科技产品放在一起太不匹配。因此在要求美观的同时，机械互锁功能也是必需具备的。采用机械闭锁，其本身控制变频/工频转换的互锁功能可靠，而且旁路柜的深度1200

36、mm已经足够。这样，从整体看来，变频器的结构更加整齐，美观。并且，大大降低了成本，略去了人力操作手柄及电磁锁的麻烦。在高压变频器中，已经应用了几套。例如，BP37-355KW变频器采用了机械闭锁，运行结果表明采用机械闭锁是可靠的。31瞬时掉电不停机功能及高压掉电检测功能一般高压输入有一备一用两个电源，在三秒内可以自动切换。即在所用输入高压电源失电时，备用电源在3秒内切入，使变频器能够正常运行。若三秒内未投入，则变频器判断为完全失电而停机。因变频器输入前端失电，则电机不受控，电机处于自由状态，此时再上电，则变频器的输出与电机存在较大的转差，使变频器过载保护甚至被损坏。这种功能的实现，增强了变频器

37、在现场运行的可靠性。经过实验与现场的运行情况，表明此功能的增加是成功的。如能使电机受控并在上电后无扰拖动电机，就必须使电机在此时间内受控，受控就要使变频器有输出力矩，有输出力矩就需要给变频器提供能量。此时，输入端已失电，无法提供能量，只能从输出端考虑。变频器拖动的电机在正常情况下，电动机只工作在电动状态，但是它也有可以工作在发电状态的特性，这样就可以考虑在失电时，让其工作在发电状态，给变频器提供能量，而使变频器有输出力矩，但是返回变频器的能量不能太大，以免电压过高损坏器件。因此需要检测单元内的母线电压。当母线电压达到一定值时，给出信号，使电机停止发电。当此信号消失，则使电机再处于发电状态。如此

38、反复，当高压电再次上电后，则电机停止发电的状态，由变频器拖动处于电动状态，速度升至掉电前的状态。3.2外部频率给定信号故障不停机功能运行过程中，如果外部频率给定信号故障（开路或短路），变频能够做到保持当前频率运行而不停机，发出报警信号，提示故障，增强了设备的可靠性。实现电路高压掉电检测电路 光纤接收板光纤发射板3.4模拟量各单元信号板及三角波发生器的应用 通常，我们变频器中各单元信号板提供给单元的信号由87C196MC或AT2051通过编程来实现整形，移相。信号为数字量信号.现在可以用模拟量调节，直接采用电压比较器LM339和与非门74HC00，不用单片机的编程，而且波形比以前的更好，整机的输

39、出波形更加接近于正弦波。十二：检验规范及调试十二：检验规范及调试进厂检验电解电容：100 的全数检验，目的是均压配对；功率器件：检测耐压；分立器件：电阻、电容、插头、UPS、电源、电压互感器、电流互感器、电缆电线等；移相变压器：外观检验，变压器的绝缘电压检验，变压器的空载电流检验，变压器的空载输出电压检验，变压器的带载能力检验，变压器的噪声检验。电路板检验元器件插到电路板上后，由品质部人员进行符合性检验，目的是对照设计文件，检查所加工的电路板及元器件是否符合设计要求及工艺要求。电路板加工完毕后，进行电气性能的调试及试验，目的是了解电路板是否能正常工作，及时发现加工过程的变异。主要调试一下指标

40、1）过流保护信号2）开停机信号3）温度保护信号4）过压保护信号5）正确的+5V电源6）光纤输出信号正常 7）输出IGBT栅极驱动信号8）具有IGBT结电压保护功能9)保护控制功能10)停机后数据保持功能11)开机和停机功能12)运行参数设置功能功率单元调试检验 过流保护调试 单元过热保护调试 电解电容均压测试 过压保护界限调试功率单元老化试验把功率单元放入老化柜内，将主电，负载，控制电源，控制信号接好，看控制输出正常后，加主电至额定电压，再测输出波形，正常后加载运行，进行24小时50高温老化，完毕后断电使单元自然冷却，然后进行负载老化试验.负载老化试验将三个功率单元按星形接法连起来带电机，将单

41、元电流加至额定电流的1.5倍运行一分钟，进行额定负载老化。装置的工频耐压试验按电力部的电气设备预防性试验标准和规定进行绝缘检查和工频耐压试验。整机调试。首先进行其整体外观检查，看各器件是否完好 测量控制电源 测控制输出波形 空载测试 带载试验 调电流显示 调电压显示 外控调节试验 模拟量输入输出调试 人机界面故障显示 其他功能调试（根据技术协议所要求的功能进行功能测试）1功率单元具体调试步骤：功率单元具体调试步骤：11技术指标技术指标a.输出波形为PWM波；b.短路可控硅的短路保护作用；c.过压、过流、温度保护功能；d.整流滤波的电解电容均压 2.调试方法和步骤调试方法和步骤2.1进行调试的功

42、率单元应是装配完成后，经检验合格允许转序的产品。对于准备进行调试的单元，首先进行其外观检查，防止元器件之间相碰撞或损坏。本调试分为初步调试和老化试验两步。2.2初步调试送电检查将单元放到调试台，然后把交流220V电送上，调试台上的显示板频率调到50Hz.将调试台上的两根输出光纤分别接到单元控制板的对应光纤接收插座上。再把信号发生器调至25KHz左右。信号发生器的输出线分别接到功率单元的端子排上，开启信号发生器，根据实际要求调整电流显示。一般为3A左右。用数字万用表测单元控制板上三端稳压器（7805）N1，N2的1脚对地电压应为9.5V12V、驱动板的驱动电压为+15.50V、-10V、可控硅驱

43、动板的稳压管后的电压为+6.3V，然后看输出波形。波形正常后，进行下一步的调试。过流保护调试过流保护是采取IGBT结压降保护，这一功能是通过模拟试验来完成的。即依次拔掉驱动板上的接插件X9、X10、X11、X12，单元控制板上的过流保护指示灯都应亮。否则，若线路板有问题，检查直至保护正常。2.2.4 单元过热保护调试 这一功能是通过模拟试验来测试的，加主电后，将温度继电器的常闭点断开，单元应指示温度保护，否则线路板有问题，检查直至工作正常。电解电容均压测试送主电，用调压器调电压，每增加50VAC就测一下三组电解电容的电压，按要求是相差在10VDC以内，若相差太大，则稍待一会儿再测，看是否均衡，

44、检查若无问题可慢慢加，直到额定电压。五分钟后，若无异常现象，断主电，进行下一步。过压保护界限调试将母线电压加至1140VDC,然后调节电阻箱,加大电阻,直至过压保护指示灯亮,然后断主电,待电容放完电后,复位，再把母线电压加到1140VDC,看是否保护,若保护则说明电阻值合适,若不保护,则再加大一点电阻,直至保护.若是在加压过程中,出现保护,则证明电阻调的过大,应断电，将电阻箱调小,再加压至保护，然后将电阻箱焊下，焊上相应阻值的电阻，然后再加压试一次，若不保护或提前保护则将电阻做适当的调整。一般情况下，过压保护与电解电容的均压测试是同步进行。2.3经初步调试的功率单元合格后，允许转序进行单元的老

45、化试验。单元高温老化实验把功率单元放入老化柜内，将主电，负载，控制电源，控制信号接好，看控制输出正常后，加主电至额定电压，再测输出波形，正常后加载运行，进行24小时50高温老化，完毕后断电使单元自然冷却，然后进行负载老化试验.负载老化试验将三单元按星形接法连起来带电机接法如下：每单元两个输出端取下端一个作为星点，上面的输出端接到电机，三单元的驱动板电源串联用一个宽带信号功率放大器供电，单元控制板的5V三单元串起来用一个宽带信号功率放大器供电。光纤信号三单元接法一致，即单元上靠黑色光纤发射器的蓝色光纤接收器插PWM信号，另一蓝色光纤接收器插极性信号。接法示意图如下页图1。送控制电源220VAC，

46、看各板控制电源是否符合要求，测各相输出波形，即与单元输出波形一致，当频率升为50Hz，测输出波形，看两相相位差是否为1200，若不是则检查看信号是否接错，排除错误；若无误，则将频率降至为零，然后加压，用调压器调至额定电压，在调压器容量内将单元电流加至额定电流的1.5倍运行，进行两小时的150负载老化，然后停机，断电。3.调试方法和步骤调试方法和步骤4.1进行调试的整机应是装配完成后，经检验合格允许转序的产品。对于准备进行调试的整机，首先进行其整体外观检查，看各器件是否完好。4.2测量控制电源（单元各驱动板的电压）控制线路经检验无误后，接通220VAC电源，在不开机的情况下测量单元控制板上开停机

47、信号的电源，然后按照操作规程步骤开机，测量单元控制板与驱动板上的其他电源.所测量的电源的方法参照功率单元调试所规定的步骤进行检查调试。4.3测控制输出波形 不加主电,只加控制电源220VAC,测各相输出相电压信号是否正常.用示波器观察相电压的波形，波形是随频率而上升的阶梯波。当频率一定时，阶梯波的阶梯数也是一定的。在50Hz时的波形如图1所示。4.4空载测试 各相信号输出正常后,然后接上移相变压器,不带电机和负载时,用示波器测输入电压从0至额定电压的115（6900V）时的各相相电压输出波形,看波形是否为光滑的梯形波,若梯形波随着频率的增加而逐渐增多,当频率为50Hz时阶梯总数为13个,则证明

48、各单元工作正常.同时应对照人机界面的显示随时调整比例系数，以达到最佳的输入电流、输入电压及输出电流、输出电压的最佳比例系数。加压步骤如下：调至1KV观察各相输出波形是否正常；每加1KV就看一下各相输出波形是否正常，加到5KV时就每加500VAC就看一下输出，当加至额定电压时，运行半个小时，然后再每加5就看一下输出，加至115时运行半小时，无问题则把频率降下来，等频率为0时，将输入降为额定电压 合入37KW电机，将变频器频率升至50Hz，观察电动机启动时否平滑，在频率上升过程中电动机是否转动平稳，测输出波形是否正常，若正常则运行半小时后进行下一步，若不正常，则检查原因。4.5带载试验将控制电22

49、0VAC先送入，再将主电送入，主电送3KVAC，带37KW电机,当频率开始上升的同时,电机开始转动,若在频率上升过程中,电机加速平稳,直至加至最高频率后恒速运转,输出波形无误，则加载，使电动机满负荷运行，半小时后，将频率降下 等频率降为0时，然后把150KW电机合入，重复与37KW电机一样的操作，运行2小时。在此过程中要注意温升情况，在冷却风机未开的情况下要特别注意监测。无问题则断电进行下一步。若有问题则断电检查。将控制电220VAC先送入，再将主电送入，主电送6KVAC输入电压，其它步骤及要求与相同。没有问题，则断电进行下一步。若有问题则断电检查。4.6调电流显示分别将微机板上R65、R66

50、两个电阻的位置焊上电阻箱，均打在30档上，然后控制电220VAC先送入，再将主电送入，主电送3KVAC，带150KW电动机，开机，等频率升为50Hz后，加载，使电动机满负荷运行，用钳流表看实际输出电流与控制面板显示电流（按控制面板EX键可显示电流值），二者比较：若显示比实际输出大，则减小电阻箱阻值，直至控制面板显示与实际输出相同；否则反之。完毕断电将这两个电阻焊上，然后进行下一步。4.7调电压显示送控制电220VAC，不送主电，然后用数字万用表测实际送入的220VAC电源电压的数值，然后乘以1.732所得值与控制面板的电压显示值相比较（按控制面板“”键可显示电压值），然后调节微机板上的电位器W