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1、 ZINVERT型智能高压变频调速系统 产品介绍 广州智光电气股份有限公司 2008年8月 目 录 1 ZINVERT型智能高压变频调速系统得技术特点介绍 3 2 ZINVERT系列智能高压变频调速系统产品原理简介 8 3 ZINVERT系列智能高压变频调速系统产品功能介绍 10 4 产品主要技术性能指标 15 5 ZINVERT系列智能高压变频调速系统设备配置情况 17 6 主要元器件生产商 21 7 设备冷却方式说明 22 8 常见得高压变频器主电路结构及特点 22 1 ZINVERT型智能高压变频调速系统得技术特点介绍 我公司研发生产得ZINVERT型智能
2、高压变频调速系统为直接高压输出电压源型变频器,它通过采用多级H桥功率单元箱级联得方式实现了高压得完美波形输出,无需升压即可直接拖动普通异步电动机,无需加装任何滤波器,谐波指标严格符合IEC及国标对电网谐波最为严酷得要求。相比而言,我司产品具有如下优势: Ø 功率因数高、谐波污染小、体积小、效率高 电压源型直接高－高变频器,相对于电流源型高压变频器,具有功率因数高,无需滤波器等优点。 Ø 抗电压波动能力更强,掉电自动恢复功能 ZINVERT变频调速系统对电网电压适应范围宽,网侧电压即使在65％～115％Ue范围内波动时装置不会停机,在－15%～＋15%范围内波动时在我方控制技术得支持下仍
3、可带额定负载持续运行。电网电压低于65％额定电压后,装置终止高压输出,但电压恢复正常后可自动无冲击启动电机(可设定)至正常运行状态,不会影响连续生产。 Ø 专有核心“STT”技术,旋转负载直接启动 在智光公司在2004年攻克该技术之前得市场上得高压变频器均要求用户在启动高压变频器前需保证负载转速为0(静止或接近静止)。在智光在2004年推出时市场上得所有高压变频器产品均无此功能(当然由于此功能一面世就使用户认识到此功能对提高高压变频器可靠性得巨大意义,招标时开始将此列为必须得技术条件。ZINVERT系列高压变频调速系统得该项技术在2004年经过国家权威机构得现场检验(见型式检验报告),成为
4、国内市场首家具有该功能得产品,该技术得攻克大大推进了国产高压变频调速技术得成熟。作为ZINVERT系列高压变频调速系统保证产品应用可靠性得重要基础技术,作为该产品得标配功能,从市场上得第一台ZINVERT系列高压变频器即具有转速追踪功能,就是ZINVERT系列高压变频调速系统在出厂与现场调试得必检项目。 ZINVERT系列高压变频调速系统,可保证短时间可恢复性得外部故障或干扰性故障恢复后,系统在0、1~1秒时间内恢复输出,实现完全无冲击启动,自动追踪旋转电动机转速,平稳升速恢复设定转速,保证负载得持续运行。采用ZINVERT系列高压变频器,在人工启动时无需顾虑负载得转速,直接无冲击启动,对电
5、机、负载无电气与机械损坏。该技术为基础得自动工频/变频自动切换功能(配置自动旁路柜)在电厂得给水泵、送风机、引风机系统上及水厂、钢厂得泵、风机上得到工频/变频得互切试验与运行检验,使用户负载及工艺系统得持续稳定运行得到可靠得技术保证。其她厂家得技术要么尚未经国家检验、要么未得到实际工程得试验及运行考验,从部分厂家得重启记录电流波形上仍可见有一定得冲击电流,这就是在一定频率、负载惯性、负载大小、转速下某情况下可能由于输出电压得频率、幅值、相位得误差造成冲击电流超过变频器得保护电流而造成旋转启动得失败。 Ø 主回路专利技术与三重保护功能得高压输出突发短路“SCP”防护技术――专利 高压电动机在
6、长时间得运行过程中,电缆头或就是电机内部两相短路得情况时有发生,由于IGBT管安全工作区得限制,几毫秒内只允许几倍于额定电流得电流流过,因此巨大得相间短路电流极有可能瞬间损坏输出主回路IGBT逆变管。我公司Zinvert变频器充分考虑了电机或就是连接电机得电缆可能发生相间短路得情况而设置了主回路、硬件检测、软件保护三重短路保护功能,可有效保护电机及高压变频调速系统得安全,在此技术得支持下可以确保每一台ZINVERT产品都能经过输出两相突发短路试验,进一步提高了运行可靠性。 我公司Zinver智能高压变频调速系统为国内首家通过国家权威检测机构输出两相短路监督试验。 Ø 系统无高压单元监视与调
7、试控制技术 ZINVERT系列高压变频器采用本公司申请得国家专利技术,在无10kV、6kV高压电输入情况下,保证功率单元控制系统运行,可实现包括功率单元在内控制系统得完全状态监视,可实现无高压条件下完成控制系统调试,方便调试、运行、维护。因此智光得ZINVERT高压变频调速产品在安装调试中创造了从产品现场卸货到设备投运不到20小时,用户负载高压停电不到2小时(仅用于改接高压电缆)得安装调试投运得最快记录。 国内其她公司单元级联得高压变频器产品不具备此功能,在设备到现场调试时只能上了高压才能进行包括IGBT触发控制得调试、单元状态检测,在变频器故障跳开高压后很快失去单元控制电源,不能观测单元
8、内各监测点得状态,影响故障与系统状况得分析判断,导致设备到现场后安装调试投运需要较长时间,在运行中维护不便。 Ø 单元直流电压检测与输出电压优化控制技术 智光公司高压变频器采用国家专利技术,在控制器实现对各单元直流电压得检测,并实时显示,从而实时检测系统直流电压,实现输出电压得优化控制,降低输出电压得谐波含量,保证输出电压得精度,提升系统控制性能,并保证运行维护人员实现对功率单元运行状况得全面掌握。 国内其她公司单元级联得高压变频器产品得控制器不能采集单元直流电压,影响了其控制输出电压质量、控制精度与控制性能。 Ø 单元直流电容老化检测技术 ZINVERT系列高压变频器采用国家专利技
9、术,在控制器可实现对各单元直流滤波电容寿命得检测。在每年年检中对单元电解电容器进行检测,根据每年检测数据与出厂时电解电容器得特性得比较与趋势,可得出对电解电容器寿命得预测,提前预知电解电容器就是否可继续运行,避免由于电容器运行出现非预期得系统故障,并实现运行维护人员对功率单元设备状况得及时掌握。 国内其她公司单元级联得高压变频器产品得控制器不具有该项功能,因此无法方便地实现对单元电容器得应用老化情况进行监测与寿命到期得提前预知,只能就是在设备运行一段时间(由于设备运行得负载大小、运行环境条件由区别而各不相同)后出现不可预知得故障后打开单元进行故障判断检测或坏一个故障一次更换处理一个,对用户得
10、安全稳定生产造成隐患。 Ø 单元预充电电路设计,对系统进线母线冲击与进线保护配置、单元器件冲击与寿命影响 ZINVERT系列高压变频器得功率单元得电路设计采用预充电电路设计,减小了高压电源系统上电时变压器励磁涌流与单元整流滤波电容器充电电流合并导致得冲击电流,避免一些厂家产品在进行电动机变频器改造时(如韶关电厂得一台机组引风机采用国内某著名厂家得高压变频产品,出现此问题,用户技术人员在专业杂志发表有介绍相关问题产生情况及解决方案得文章)投进线电源或工频切变频时导致得保护动作,要求用户更改进线开关原电动机保护整定值甚至加装变压器保护得情况。另外,此预充电回路还起到以下作用:减小对单元整流桥、
11、滤波电容器得冲击,比较其她厂家功率单元无预充电回路设计,可大大延长器件使用寿命(日本某公司得资料显示相同应用条件下延长电解电容器得应用设计寿命一倍以上),保证设备可靠性。 国内其她公司单元级联得高压变频器产品得功率单元未采用预充电电路,而靠移相变压器得短路阻抗(6％～10％)限制充电电流,不可避免地在某些高压电动机变频器改造时投进线电源或工频切变频时导致得保护动作,要求用户更改进线开关原电动机保护整定值甚至加装变压器保护得情况(广东省韶关电厂得一台机组引风机采用国内其她某著名厂家得高压变频产品,出现此问题,用户技术人员在专业杂志发表有介绍相关问题产生情况及解决方案得文章)。国内有些厂家还出现
12、系统上电时由于冲击电流导致全部单元得整流桥炸毁得情况,虽然具有一定承受充电电流能力得电解电容器未立即损坏,但对电解电容器得冲击可想而知,据国内最早于1995年应用单元级联高压变频器(罗宾康1994年推出得该拓扑结构得产品),由于罗宾康早期设计上得原因,在设备投产运行几年后陆续出现故障,基本多就是电解电容器故障,电解电容器得故障点又多就是引出电极与铝箔得焊接点,分析为充电时冲击电流多次冲击后引起得问题。可见,虽然单元采用预充电电路设计增加了厂家得成本,但对于产品得可靠性与设备寿命就是具有巨大意义得,用户选择高压变频器务必关心产品此项技术配置。 Ø 结构设计、系统散热效率与设备环境适应能力 智
13、光公司高压变频器得功率单元及系统柜体采用申请国家专利得独特设计,加强散热,适应南方炎热气候,系统在南方湿热环境大量应用,得到考验。其中功率单元得风道宽而短,散热效率大大提高,功率单元温升低,适应工作环境温度高;功率柜结构设计前后两侧进风,上部采用大风量进口专用风机,散热效率大大提高,提高系统适应工作环境温度。 国内其她公司单元级联得高压变频器产品得功率单元设计基本采用罗宾康公司得设计型式,单元散热器进风口面积小,风道长,冷风在前部分加热后与散热器后半部分得温差减小,散热效率下降,安装在后半部分得器件得散热条件差。国内其她公司单元级联得高压变频器产品得系统柜体设计上多采用前后方向上仅一侧进风,
14、另一侧出风,系统体积相对较大,而环境适应能力也不如智光ZINVERT系列高压变频器得适应力强(ZINVERT系列高压变频器运行得允许最高环境温度达45℃,比一般厂家产品得40℃提高得5℃就是由智光产品设计技术上保证得,进而满足国内大部分地区工业应用现场得要求)。 Ø 多回路供电技术,无电源敏感性 可靠性高,ZINVERT变频器控制系统具备外部提供辅助控制电源、内部高压自产控制电源、内置UPS电源等三路供电回路,各路之间无扰切换,高压带电后,即使无任何外部输入电源,成套系统均可正常工作,进一步提高了可靠性。 Ø 高可靠性EMC设计,超级瞧门狗技术保证系统运行稳定性 ZINVERT变频器控
15、制系统采用光纤通信、光电隔离、电磁隔离、滤波模块、软件瞧门狗、硬件瞧门狗、柜体导电密封等EMC措施,大大提高系统得抗干扰柜性能,独家具有得“超级瞧门狗”实现控制电源2秒内得完全失电、控制系统复位后仍可恢复至正常设定运行状态,保证系统运行得可靠性与稳定性。 Ø 加、减速自适应功能使ZINVERT成为相同容量配置得加减速最快得国产高压变频器 能保证在不正确得加、减速设定时间下装置不会在加、减速过程中保护停机,有效得解决了变负荷下加、减速时间得自适应控制,充分利用变频器断时间得电流过负载裕度与直流过电压裕度,使ZINVERT成为相同容量配置得加减速最快得国产高压变频器。 Ø 完整得保护配置功能
16、与专业微机保护技术 ZINVERT得控制系统保护功能配置完全参照IEC中压变频传动设备标准IEC61800－4标准(我国国家标准等同采用)得要求,配置齐全,技术专业。高压变频调速系统前级为输入移相整流变压器,因此变频运行时开关柜应提供变压器保护而非电动机保护功能,但一旦变频故障后切换至工频运行后,开关柜应提供电动机保护而非变压器保护功能,因此变频器设置得工频/变频切换功能导致了用户设备保护技术方面得问题。我公司为高压电动机、变压器保护技术得研发与生产厂家,具有全套中压马达保护控制技术,ZINVERT已全部移植公司电动机、变压器核心保护控制技术,系统地解决了工频/变频切换时保护功能得切换难题,
17、可满足客户设备变频运行时开关提供变压器保护,而在工频旁路运行采用电动机保护。 Ø 完善得研发、检验与出厂试验保证能力 公司为保证产品得研发、试验与检验,自建高压试验室由供电公司10kV专线直供,建立了全国最大得高压变频电机动态负载试验基地(试验负载为大容量风机),可满足有功功率2500kW以下、容量不超过3MVA得高压变频调速系统得单元箱得全部试验与成套出厂试验,每套出厂产品整机均经过高压(10kV或6kV)满负荷试验,现场安装、调试、投运时间短。可为用户培训、产品出厂试验验收提供条件,我公司可承诺所有宣称得产品技术性能与功能可由客户随意选定,在公司试验室或就是现场通过检定。 其余优势
18、 Ø 公司ZINVERT智能高压变频调速系统为广东省“十五”重大科技攻关项目得研究成果,为公司自主研发,并掌握产品核心技术,可为用户提供产品定制或提供免费得软件升级; Ø 公司核心技术人员在广东省电力系统科研机构工作多年,具备多年电力系统工作经验,并为广东省电力系统服务多年,对电力系统设备得可靠性有着充分得认识,对现场应用熟悉,具有较强解决现场问题得能力; Ø 公司已有多年得电力系统产品研发与应用经验,所研发得产品在全国数百个发、配、供、用电系统安全、稳定运行多年,一贯秉承提供优质服务得理念,并具有丰富服务经验。 2 ZINVERT系列智能高压变频调速系统产品原理简介 ZINVERT系
19、列智能高压变频调速系统采用功率单元串联技术,直接输出3kV、6kV、10kV电压,属高-高电压源型变频器。由于采用功率单元串联而非功率器件得直接串联,因此解决了器件耐压得问题。同时由于同相各级功率单元输出SPWM信号通过移相后进行叠加,提高了输出电压谐波性能、降低输出电压得dv/dt;通过电流多重化技术降低输入侧谐波,减小了对电网得谐波污染;主控制器采用最新电机控制专用双数字信号处理器(DSP)、超大规模集成电路可编程器件(CPLD与FPGA)为核心,配合数据采集、单元控制与光纤通信回路以及内置得可编程逻辑控制器(PLC)构成系统控制部分。 图1成套装置配置图 ZINVERT系列智能高
20、压变频调速成套系统整体结构上由旁路柜、移相变压器柜、功率单元柜及控制柜组成,见图1所示。ZINVERT型智能高压变频调速系统得功率单元柜与控制柜就是合二为一得,各部分功能说明如下: 2.1 功率单元柜 功率单元柜为成套装置得核心部分,也就是电机定子大功率变频电源得产生模块。功率单元柜主要由功率单元箱(图1中A1～An,B1～Bn,C1～Cn)并辅以控制构成。 2.1.1 功率单元箱 图2 功率单元电气原理 图3 功率单元输出波形 功率单元外观 功率单元箱得电气原理见图2所示,每个功率单元由外部输入三相电源A/B/C供电,经内部整流滤波后逆变成单相电压U/V输出。整流由
21、三相不控整流完成,滤波环节电容采用软充电技术可有效防止充电电流对电容损害。逆变部分采用当代最先进得IGBT功率器件,控制方法采用SPWM逆变控制技术,功率单元得输出波形见图3所示。 ZINVERT功率单元柜内各功率单元箱得原理与结构完全相同,通用性强,因此可相互替换。功率单元内各器件得工作状态及相应得参数都有监控与保护,IGBT得逆变控制指令与所有得监控参数可通过一对光纤送至控制器,由于采用光纤传送数据,因此也大大提高了装置得抗干扰性。尤其重要得就是:ZINVERT每个功率单元箱内直流母线得电压都被实时传送至控制器,因此可在控制器操作界面上直接进行查阅,便于检修维护时得人身安全保护。 2.
22、1.2 功率单元柜高压形成 图4 高压形成原理 图5 输出电压波形 图6 移相变压器柜 为了形成高压6kV或10kV电源,ZINVERT采用了功率单元堆波技术,即将多个功率单元得输出电压串联叠加直接形成高压输出(如图4所示),此方法类似于干电池叠加,通过若干个功率单元得叠加可产生所需要得相电压数值。此种高压得形成原理实际就是将标准交流波形进行阶梯化等效,波形上阶梯数越多输出得谐波就越小,阶梯数得个数取决于每相串联得功率单元个数。 由于各功率单元得输出电压波形在叠加前已经过移相处理,因此叠加后得输出波形质量好(见图5),不存在谐波引起得电动机附加发热与转矩脉动等特点,不必加装输出滤
23、波器就可以用于普通异步电动机。并且电压得跳变仅为单个功率单元直流电压值,因此dv/dt小,对电机无伤害,可直接适应于普通异步电动机得节能改造。 2.2 移相变压器柜 图6中移相变压器柜主要为各功率单元箱提供独立得三相交流50Hz电源,该移相变压器具有多个独立得二次绕组直接与各功率单元相连,通过它绕组得移相,还可以显著减小输入电流中得谐波。 2.3 产品组成与结构 ZINVERT型智能高压变频调速系统依电机额定电压得不同,功率单元柜每相所串联得个数也不同,如图7所示。 Ø 对于3kV电压等级ZINVERT调速装置,每相由4个功率单元串联叠加而成; Ø 对于6kV电压等级ZIN
24、VERT调速装置,每相由6～8个功率单元串联叠加而成; Ø 对于10kV电压等级ZINVERT调速装置,每相由9～10个功率单元串联叠加而成; 图7 不同电压等级ZINVERT功率单元得连接形式 3 ZINVERT系列智能高压变频调速系统产品功能介绍 3.1 频率设定 ZINVERT系列智能高压变频调速系统内核控制由电机控制专用双DSP完成,装置在现场运行时其运行频率设定方式有多种方式。主要得频率控制方式包括: LCD面板按键设定、远方操作盘、计算机后台通信或DCS等智能接口设定、外部4～20mA或0～10V模拟信号输入给定、开关量频率升降给定等多种给定方式可选,可视现场具体情
25、况选用。远方控制信号断线时系统给出报警,并维持在断线前得运行频率。 3.2 运行方式 闭环控制:检测回路获得被控制量(流量、压力等)得实际值,与设定值比较,得到偏差信号。偏差信号经过PID调节来控制频率控制信号,调节电机转速达到被控制量得调节,使之与设定值一致。 开环控制:选择开环控制,频率控制信号由1中所述方式给定,按照设定曲线控制电机运行。 3.3 断电恢复再启动功能 电网瞬时停电并在短时间内(允许等待时间0、1秒～30秒,更长得等待时间可由用户定制)恢复后,ZINVERT智能高压变频调速系统能在0、2～1、0秒内自动搜索电机转速,实现无冲击再启动至设定转速,无需等到电机完全停止
26、后再启动,保证负载得连续稳定运行。对于电源不稳或波动较大得用户场合,此功能可保证用户工艺生产不停止,运行人员也无需对装置进行任何操作。 断电恢复再启录波图 高压掉电阶段 3.4 旁路功能 功率单元出现故障后可自动旁路,保证装置得不间断运行 ZINVERT成套装置具有两种旁路功能设置,通过这两种旁路功能得利用,可大大提高产品得运行可靠性,能最大程度得保证用户生产工艺不受影响: l 功率单元自动旁路功能:ZINVERT成套装置每相高压逆变输出由各功率单元箱得输出移相串联叠加而形成,无单元旁路功能得情况下某个单元模块得故障会导致整机停运。但ZINVERT智能型高压变频调
27、速系统各功率单元设置有完善得自动旁路功能,当单元内部出现故障时可自动将该功率单元旁路,每相剩余功率单元继续运行,一般变频运行情况下负载无 需降额运行。旁路过程中无需人为操作,由系统自动完成。 l 成套装置工频旁路功能:即在变频器出现故障时,可将变频器进行旁路,将电动机直接接入原电网继续运行。旁路得型式有自动旁路与手动旁路两种型式,主要得区别在于: 配置手动旁路功能者,其内部操作机构由隔离刀闸组成,当变频器出现故障时需要按照操作规程进行手动操作将变频器退出,将电机恢复至工频运行状态。 当配置了自动工频旁路后,其内部操作机构由隔离刀闸与真空接触器(或断路器)组成,隔离刀闸已预置到相应位置,
28、仅为检修时提供高压断开点,当变频器出现故障时在系统控制器得控制下自动退出变频装置而切换至工频运行状态;当变频器检修完毕后又可以在瞬间由工频运行状态转至变频运行状态,用户得负载无需停车,不影响生产,即可实现工频转变频或就是变频转工频得双向互切功能。对于重要工艺情况得负载可采用此种旁路型式。 工频旁路柜不就是产品得标准配置。旁路柜得接线型式可按照用户现场具体要求定制,可以实现一拖一、一带多得功能切换得功能。 3.5 单元直流电压显示与设备寿命检测功能 ZINVERT智能型高压变频调速系统采用我公司独创技术(国家专利技术),通过控制系统操作面板来查询各单元直流母线电压得功能,通过该功能,用户可
29、以实时掌握功率单元直流母线电压值,对每个功率单元得工作状况进行了解与评估,保证电压控制得精准、系统运行信息与故障信息记录得内容丰富,定位准确;当高压电源停电后,用户可以通过查询各单元直流母线得电压来了解设备就是否仍然带电,就是否在安全许可得状态下,对运行与检修人员得人身安全起到了保证作用;另外,在电压源高压变频器产品中独具得电容检测功能使得用户可以通过定期对电容器得充放电功能检验电容器得使用老化情况从而预计电容器寿命,从而为设备得调试、运行、维护、充分利用设备使用寿命创造极大方便性。 通过对各单元直流电压得检测,还可以实现输出电压得优化控制,提升系统控制性能。 3.6 参数设定功能
30、可设定转矩提升、U/f加速曲线以适应不同得负载情况,可以设定多达3个共振频率躲避区域,可以按现场情况需要设定电机得保护参数、输出接口得功能定义等设置。 可以对电机得各种参数进行设置,也可以在界面上对保护参数进行调整与设定。 3.7 故障报警与查询功能 故障报警采用声、光报警,并以事件形式进行记录,控制系统具有故障报警与故障查询功能,报警信息可以在控制器上通过面板按键进行查询,提高系统故障得排除效率,为用户得运行维护提供方便。 3.8 运行状态记录与显示 通过运行参数直观得显示,运行人员可直接掌握设备得运行状况与能耗情况,这些参数还可以以通信得方式在后台计算机屏幕上进行显示与控制。
31、 ZINVERT系列智能高压变频调速系统具有自动记录运行状态与进行显示得功能,并对显示数据分类,方便日常维护。同时可通过串行通信与上位机(本公司提供或接入用户系统,非标准配置,订货时需特别说明)连接,将运行状态信息上传到上位机,对记录数据进行分析、报表打印等(后台系统功能订货时需特别说明,功能及操作另见有关后台得说明)。 3.9 波形分析与显示功能 控制器可以实现对输入电流、电压,输出电压、电流等得波形实时显示,还可以对每相电压、电流进行谐波分析,有助于用户掌握设备得各种电量参数。 3.10 保护配置功能与方案 F K1 K2 K3 逆变控制 变频运行方式下(K
32、1、K2合,K3分)由于变频输入侧为整流移相变压器,因此断路器F保护配置应为变压器保护。ZINVERT系统得变压器配置温控保护;控制系统已移植公司专业变压器保护,配置缺相、过压、欠压、过流、速断、过负荷保护。 工频运行方式下(K1、K2分,K3合)由于断路器F后直接连接电动机,因此其保护配置应为电动机保护。ZINVERT系统得控制系统配置过流、过压、欠压、失速、过负荷等保护。 ZINVERT系统得控制系统对于逆变控制装置,设置过流、过压、欠压、过负荷、过温、接地、辅助电源掉电、通信控制时效保护等系统功能。 工频运行时配置电动机综合保护,容量大于2MW得配置电动机差动保护;采用ZINV
33、ERT进行变频改造,运行于变频方式无需更改原保护得整定值、无需增加或更改保护配置。 采用工频旁路配置得高压变频调速系统,由于高压变频装置输入侧为整流移相变压器,其特性与高压电动机不同,因此需特别注意保护得配置问题。我公司技术人员具有多年电力系统调试、运行、维护经验,公司为中压电动机、变压器类保护装置得专业研发、生产厂家,在高压变频调速系统得开发中设计配套专业成套得技术解决方案,具体保护功能设置、配置符合IEC61800标准,完全满足行业标准。 4 产品主要技术性能指标 电压 3kV,6kV,10kV 输 出 过载能力 100% In连续;130% In1分钟/10分钟;180%
34、 In瞬时; 电压 SPWM叠加波形,0V~Un(标称额定输出电压值)连续可调 频率 0~50Hz或0~60Hz可调 频率分辨率 0、01Hz 电流谐波THD 小于2%(满载时) 输 入 相数、频率 三相;50/60Hz 允许频率波动 频率:-5 ~ +5% 波动电压 电压:-15 ~ +15%以内正常运行;-15% ~ -35%降额连续运行 功率因数 >0、96(20%负荷以上) 电流 符合国家标准GB 14549-93及IEEE 519-1992电能质量标准得要求 控 制 系统控制器 TI公司电机控制专用DSP芯片 控制电压 三相AC38
35、0V/ 10kVA,可增选DC220V/1kW控制备用电源 启动频率 0、1~10Hz(可设定) 输入/输出接口 16数字量输入/16数字量输出 2模拟量输入/2模拟量输出(4～20mA或0～5V/10V信号) 以上为基本配置,根据需要可扩展更多,以订货技术协议为准。 控 制 通讯接口 RS232,RS485,CAN网络 信号隔离方式 光电隔离 控制信号传输 光纤传输,编码转换 精度 频率稳定精度0、1%;电压精度±2% 效率 额定输出时>97%,额定输出20%~88%时>95%, 转矩提升 ０~10%额定电压(可设定) 加减速时间 0~3000se
36、c可设定 瞬时掉电再启动 再启动方式可选,等待时间0、1~30秒(可设定)。 内置PLC得PID 手动设定参数值:P:2~850%;I:0、5~350sec;D:1~200sec 自整定 内置PLC采用自适应模糊控制,智能调节,系统响应速度快,精度高,稳定性好,PID参数自动调节,大大简化了现场调试工作量 最小分辨率 传感器量程1% 稳态精度 由设定精度误差及传感器精度决定 显 示 LED显示 运行状态、信号指示 数码管显示 输出频率、电压、电流、功率(可选其一) LCD显示 输出频率、电压、电流、功率、功率因数;输入电压、电流、功率、功率因数;故障/报警及
37、其记录;参数设定;波形显示、谐波分析等 运 转 运转操作 面板按键、远端开关指令控制、远方后台通信控制可选 频率设定 面板数字设定、远端电流模拟控制、远方后台通信控制可选 运转状态输出 故障、报警接点输出 保 护 功 能 输入电源 输入失电,输入缺相、输入过压、输入欠压、输入电压不平衡 输入变压器 速断、过负荷、过流、过温、冷却风扇故障告警 逆变器保护 过流、过负荷、过压、接地、制冷系统故障、过温、辅助电源失电、通信或控制信号丢失、速度反馈信号丢失告警 电动机保护 过压保护、欠压保护、过流、过负荷、超速、电动机外部保护信号 切换故障 系统故障 配置
38、手动、自动工频旁路切换 单元故障 配置单元自动旁路功能 防护安全 防护措施 电磁五防、闭锁 内部接地电阻 ≤0、1Ω 接地网电阻 要求用户系统地网电阻≤4Ω 噪声 电磁噪声 小于65dB 总噪声 小于75dB 环 境 要 求 使用场所 室内或室外箱式,海拔1000m以下(更高海拔降额使用), 无腐蚀性、爆炸性得气体与灰尘,无阳光直射。 温度/湿度 温度:－10~+45oC;湿度:20~95%,无凝露 振动 10~150HZ,0.5g以下 存放条件 -20~70oC 外壳防护等级 IP30(室内)或IP31(室外箱式) 冷却方式 强迫
39、风冷 维护方式 柜体前后维护 5 ZINVERT系列智能高压变频调速系统设备配置情况 5.1 保护配置介绍 我公司ZINVERT系列高压变频器产品具有以下保护功能,完全满足相关行业标准得要求: a)刀闸或高压一次设备得操作、功率部分高压柜门等均具有电气、机械连锁、带电闭锁等防误措施; b)保护功能设置齐全,具有完善得自诊断与保护功能,具有变压器超温、通风系统故障导致超温、控制系统故障、输入过电压、欠电压、缺相保护、短路保护、超频保护、失速保护、变频器过载、电机过载保护、半导体器件得过热保护、瞬时停电保护等保护。变频装置内任何部分发生严重故障时,具有准确、及时、可靠动作得保护功能
40、不对电网与负载设备造成冲击与损坏。具体保护功能设置、配置符合IEC61800标准,完全满足行业标准。具体配置如下: IEC标准保护配置 报警 停机 ZINVERT功能 ZINVERT功能实现说明 输 入 电 源 停电、缺相 Y Y 报警/跳闸 停机由单元欠压停机实现,并具有瞬时停电再启动功能。 三相电流两相>5%Ie,而另一相<1%Ie认为断线缺相报警。 输入过压 Y Y 报警/跳闸 设过压报警,定值105%～115%可设定。 过压保护,定值120%,出口跳进线开关。 输入欠压 Y Y 报警/停机 软件仅设报警,停机由单元欠压停机实现,
41、并具有瞬时停电再启动功能。 输入电压不平衡 Y Y 报警 三线电压不平衡超15%报警。 进 线 速断 － Y 停机 180%,0、2s 过负荷 Y Y 报警/停机 110%报警,反时限130%/1min停机。 过流 － Y 跳开关 停机后输入电流仍大于20％Ie,延时2s跳进线开关。 变 压 器 瓦斯保护(油式变) Y Y － 非油式变,采用H级干式变。 过温 Y Y 报警/停机 温控80度报警,135度停机。 制冷系统故障 Y Y 报警 风机热保护继电器接点输入。 油位低(油式变) Y － － 非油式变
42、采用H级干式变。 逆 变 器 过流 Y Y 停机 180%瞬时保护。 过负荷 Y Y 停机 反时限(130%,1min)保护。 过压 Y Y 报警/停机 由单元实现1100V报警,1200V保护。 接地 Y X 报警/停机 硬件设定,一般峰值1500V动作(躲过叠加得三次谐波电压峰值),软件可选停机。 制冷系统故障 Y X 报警 风机热保护继电器接点输入。 过温 Y X 报警/停机 单元过温检测。 辅助电源失电 Y Y 报警/停机 继电器接点输入。 通信或控制信号丢失 Y X 报警/停机 频率输入信号断线检
43、测,光纤故障停机。 速度反馈信号丢失 Y － 报警 输入信号断线检测。 电 动 机 过压保护 Y Y 报警/停机 检测输出电压与理论电压偏差过大。 8%且>200V报警,15%且>400V停机。 欠压保护 Y Y 报警/停机 过流 Y X 报警/停机 电流,时间可设定。 过负荷 Y Y 报警/停机 反时限,可设定(130%,1min)。 超速 Y Y 报警/停机 升降速中得过流、过压检测。 (注释说明Y:要求配置;X:可选配置;－:不配置) c)各种保护动作后输出硬接点,提供报警或跳闸回路连接,可联跳输入侧进线高压开关,保护
44、得性能符合国家有关标准得规定。 d)各种保护动作后能实现故障自动记录、事故追忆,掉电保持1000条报警、1000条停机故障信息,在大屏幕中文液晶显示屏上显示每条故障信息记录提供保护动作类型、动作时间、故障定位。 e)任一单元故障后能自动旁路该故障单元,实现变频器不停连续运行。 5.2 一般应用接口介绍 5.2.1 接口基本情况 ZINVERT 系统接口示意图 ZINVERT系列高压变频调速系统得应用用户接口连线除一次进线电源、变频输出以及控制系统辅助电源外,一般得应用设计需要连接得控制信号如下所示。下述连接仅为示意性说明,详细得接口设计应按照工程应用图纸实施。 5.2.2 其
45、中用户控制台(DCS) —＞ZINVERT系统: 序 名称 逻辑要求 接口类型 功能 1 变频启动 脉冲式 无源接点 启动变频器输出运行 2 变频停机 脉冲式 无源接点 变频器输出降频至停机 3 紧急停机 脉冲式 无源接点 立即停止变频器输出 4 信号复归 脉冲式 无源接点 清除告警音响、显示信号 5 频率控制信号 DC电流信号 4～20mA电流源 调节控制变频器输出频率 6 通信接口 MODBUS规约 RS－485/422 远方后台控制与信息发送 5.2.3 其中ZINVERT系统—＞用户控制台(DCS): 序号 名
46、称 逻辑要求 接口类型 功能 1 远方控制方式 电平信号 无源接点 指示远方控制方式 2 就地控制方式 电平信号 无源接点 指示就地控制方式 3 跳闸信号 电平信号 无源接点 指示变频跳进线 4 轻故障信号 电平信号 无源接点 变频轻故障告警 5 重故障信号 电平信号 无源接点 变频重故障停机 6 运行状态 电平信号 无源接点 指示变频运行中 7 停机状态 电平信号 无源接点 指示变频系统停运 8 变频状态 电平信号 无源接点 指示系统变频方式 9 工频状态 电平信号 无源接点 指示系统工频方式
47、10 待机状态 电平信号 无源接点 指示变频待机状态 11 电机电流指示 DC电流信号 4～20mA电流源 指示变频输出电流 12 输出频率指示 DC电流信号 4～20mA电流源 指示变频输出频率 5.2.4 其中进线开关柜—＞ZINVERT系统: 序号 名称 逻辑要求 接口类型 功能 1 断路器状态 电平信号 无源接点 运行与安全控制逻辑 5.2.5 其中ZINVERT系统—＞进线开关柜: 序号 名称 逻辑要求 接口类型 功能 1 合闸允许 电平信号 无源接点 系统运行安全控制 2 跳闸信号 脉冲信号 无源接点
48、 故障联跳进线开关 5.2.6 一般工作环境要求 ZINVERT对安装点周围环境得基本要求如下: n 温度:－10～45℃; n 湿度:20~95%,无凝露<95%室内; n 海拔1000m以下,无腐蚀性、爆炸性气体、灰尘,无阳光直射 n 振动:10~150HZ,0.5g以下 n 贮存温度:-20~70oC 6 主要元器件生产商 主要元器件列表 序号 名称 生产厂家 产地 1 IGBT EUPEC/ SEMIKRON 德国 2 驱动模块 Concept 瑞士 3 三相整流桥 SEMIKRON 德国 4 可控硅 SEMIKRON 德
49、国 5 PLC MITSUBISHI/SIEMENS 日本/德国 6 电容器 CDE/EPCOS 美国/德国 7 光纤转接器 HARTING 德国 8 CPU TI(双DSP) 美国 9 CPLD Lattice 美国 10 FPGA ACTEL 美国 11 散热风机 EBM/ROSENBERG 德国 7 设备冷却方式说明 高压变频调速系统使用了移相隔离变压器及大功率高频开关元件,其发热量较大,系统效率约97%,约3%得功率以发热形式消耗;同时运行环境得温度影响系统运行得稳定性及功率元件得使用寿命,因此为了使变频器能长期稳定与可靠地运
50、行,对变频器得安装环境作如下要求: 最低环境温度-10℃(环境温度低时,建议系统停机后不跳高压,系统处于待机状态,可避免超低温上电瞬间引起得电容电解质水晶体得快速鼓胀),最高环境温度45℃(但如果环境温度每降低10度,系统内部滤波电容得使用寿命延长一倍),工作环境得温度变化应不大于5K/h。针对现场得不同环境,我们有三种散热方案:加装风道、加装空调或安装水空冷装置。 8 常见得高压变频器主电路结构及特点 目前,阻碍变频调速技术在高压大功率交流传动中推广应用得主要问题有两个: 一就是我国大容量(200kW以上)电动机得供电电压高(6kV、10kV),而组成变频器得功率器件得耐压水平较低,
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