高压变频调速系统.ppt
HARSVERT-A高压变频调速系统介绍,一、产品型号的意义 二、变频调速原理三、系统结构四、工作原理五、变频器结构六、产品系列七、性能、参数指标八、系统功能九、特色功能,注：1、额定输出电流为A 2、电压等级：KV3、控制方式：A表示异步机普通控制型，VA表示异步机矢量控制型，VS表示同步机矢量控制型。,额定电流130A电压等级6KV异步机变频调速系统正弦波系列公司名称缩写,一、产品型号的意义,二、变频调速原理,按照电机学的基本原理，电机的转速满足如下的关系式：n=(1-s)60f/p=n0*(1-s)（P：电机极对数；f：电机运行频率；s:滑差）,从式中看出，电机的同步转速n0正比于电机的运行频率(n0=60f/p)，由于滑差s一般情况下比较小（00.05），电机的实际转速n约等于电机的同步转速n0，所以调节了电机的供电频率f，就能改变电机的实际转速。电机的滑差s和负载有关，负载越大则滑差增加，所以电机的实际转速还会随负载的增加而略有下降。,三、系统结构,单元串联多电平拓扑结构,组成：移相变压器、功率模块、控制器,电压源高-高型变频器，直接高压输入，直接高压（3、6、10KV）输出；少数功率单元故障时，变频器可将其旁路降额运行，系统不停机；可以和用户现场DCS系统灵活接口，满足不同用户的不同要求。,四、工作原理,这种多级移相叠加的整流方式，消除了大部分由独立功率单元引起的谐波电流，可以大大改善网侧的电流波形，使变频器网侧电流近似为正弦波，使其负载下的网侧功率因数达到0.95以上。,输入侧移相变压器将网侧高压变换为副边的多组低压，各副边绕组在绕制时采用延边三角接法，相互之间有一定的相位差。,四、工作原理,每个功率单元分别由输入变压器的一组副边供电。,每个单元的U、V输出端子相互串接而成星型接法给电机供电。无须输出滤波器；电机不需要降额使用，可直接用于旧设备的改造；同时，电机的谐波损耗大大减少，消除了由此引起的机械振动，减小了轴承和叶轮的机械力。柜内还附带输出电流和电压检测功能，,四、工作原理,每一个功率单元相当于一台交-直-交电压型单相低压变频器。,特点：移相变压器为干式变压器，H级绝缘，系统温度可达185，能够完全消除电网侧电压、电流谐波；功率单元内部完全采用进口优质器件。所有功率单元安装采用滑轨，更换方便快捷；控制柜主要有控制器、PLC、UPS、报警器、DC24V电源、控制电源开关、接线端子、液晶显示器、操作按钮等 组成。控制器与功率单元之间采用光纤通讯技术，具有很好的抗电磁干扰性能；变压器、控制柜及所有功率单元自带温控保护，基本免维护。,五、变频器结构,五、变频器结构（变压器柜）,五、变频器结构（变压器柜）,高压接线端子,五、变频器结构（变压器柜）,电压互感器,五、变频器结构（变压器柜）,避雷器,五、变频器结构（变压器柜）,电压互感器,五、变频器结构（变压器柜）,行程开关,五、变频器结构（变压器柜）,移相变压器,五、变频器结构（变压器柜）,温控仪,五、变频器结构（变压器柜）,柜底风机,五、变频器结构（变压器柜）,断路器,五、变频器结构（变压器柜）,柜顶冷却风机,五、变频器结构（功率柜）,五、变频器结构（功率柜）,冷却风机,五、变频器结构（功率柜）,电流霍尔,五、变频器结构（功率柜）,电压互感器,五、变频器结构（功率柜）,行程开关,五、变频器结构（功率柜）,功率模块,五、变频器结构（功率模块）,五、变频器结构（功率模块）,五、变频器结构（功率模块）,1、熔断器座每个熔断器座上连接着一个输入端子。变压器副边绕组上的相电压通过该输入端子进入功率模块。,五、变频器结构（功率模块）,2、熔断器熔断器主要用于移相变压器副边绕组的过流保护。当输入侧的电流过大，或者负载过大，或者功率模块内部的元器损坏时，熔断器立即断开，起到保护的作用。,五、变频器结构（功率模块）,3、整流桥整流桥的作用是将移相变压器副边绕组输入的交流电转变成为直流电。它是由二极管三相全桥进行不控全波整流。,五、变频器结构（功率模块）,4、电解电容电解电容的作用是滤波和储能。由移相变压器副边绕组输入的交流电是一个畸波电流，只有通过电解电容对其进行平滑滤波之后，是之有较好的直流波形。,五、变频器结构（功率模块）,5、IGBTIGBT作为大功率电子器件，具有驱动功率小，开关能耗小、工作频率高等优点。在一个功率模块里有四只IGBT，他们共同组成功率模块的逆变电路。通过控制系统对四只IGBT开关时间的控制，以达到改变功率单元输出电压的频率的目的。,五、变频器结构（功率模块）,6、均压电阻、均压板 为了保证同一功率模块内的电解电容的电压一致，通常在每一个电容的两端并联一个电阻，该电阻称为均压电阻。在大容量的功率模块里，通常将多个均压电阻固定连接在同一个电路板上，该板成为均压板。,五、变频器结构（功率模块）,8、单元控制板单元控制板是系统的控制器与功率模块之间的通讯接口。控制器发给功率模块的命令，由控制板接受并转发；功率模块需要传递给控制器的信号，如功率模块报过压、过热、过流、欠压、欠流等故障，或者启动旁路信号，都需要控制板转发给控制器。,五、变频器结构（功率模块）,8、驱动板驱动板的作用是给IGBT发出驱动信号，给旁路里的可控硅触发信号。,五、变频器结构（功率模块）,9、旁路该产品在每个功率单元的输出端之间并联了一个旁路电路，当某个功率单元故障时，封锁对应功率单元IGBT的触发信号，然后让旁路SCR导通，保证电机电流能通过，仍形成通路。,五、变频器结构（功率模块）,10、滤波板滤波板安装于可控硅旁边，其主要作用是吸收可控硅的阳极与阴极之间的尖峰电压，保护可控硅。,五、变频器结构（功率模块）,11、温度继电器功率模块内的温度继电器安装于IGBT之间，主要用于测量功率模块的温度。每一个功率模块里安装了两个温度继电器。,五、变频器结构（功率模块）,12、输出端子主要用于输出功率模块的额定电压。每一个功率模块安装有两个输出端子。同一相功率模块的输出端子通过铜母排相互串联连接。,五、变频器结构（功率模块）,电 路 原 理 图,五、变频器结构（控制柜）,控制系统由主控制器、人机界面（嵌入式工控机）、PLC三大部分构成，三大部分各有分工，又互相通讯、协同工作。人机界面和主控制器及PLC之间均采用RS485进行数据通讯，通讯协议为公司内部的自定义协议。主控制器和PLC之间采用I/O点及模拟信号线建立简单通讯。,主控制器从人机界面或PLC接收控制指令，对所有功率单元实施控制，同时监控各功率单元的状态，送给人机界面进行状态显示，通知PLC实施系统保护。,人机界面为变频器提供的人机接口界面，变频器参数设定、功能设定、故障查询、运行记录都通过人机界面来实现。,PLC负责对变频器内部故障状态进行监控，同时和工业现场进行接口，使变频器满足各种现场的不同控制要求。,五、变频器结构（控制系统）,控制器由1块主控制板、3块光纤板、1块通讯板、1块电源板、1块信号调整板和一块总线板构成。,五、变频器结构（控制器）,主控板主要由处理器、程序存储器、参数存储器、CPLD、FPGA、及RS485等接口芯片组成。主控板通过串行口或接口板，接收和处理来自工控机及PLC的控制命令，同时向外发送自身的状态信息。主控板同时产生每相各级功率单元的触发脉冲，采集和处理所有功率单元反馈回来的故障信息，通知人机界面进行故障记录，通知PLC实施系统的报警和保护。,五、变频器结构（控制器）,主控板,光纤板的作用是将主控板对功率单元的控制信号（触发脉冲、旁路控制信号、脉冲封锁信号等）进行转换，变成串行的光信号通过光纤输出给功率单元。将功率单元传送过来的光信号转换为电信号（主要是功率单元的故障信息），并进行串行到并行的转换，传递给主控板处理。光纤板同时对通讯进行检测，无法建立通讯时报告通讯故障。光纤板上包含多个单元电路，各单元电路功能相同，相互独立，每个单元电路负责和一个功率单元通讯。,五、变频器结构（控制器）,光纤板,信号调整板负责控制器和外部接口信号的处理，这些信号包括：输入电压、输入电流、输出电压、输出电流、PLC的420mA信号、控制器输出给PLC的节点信号、由PLC来的节点信号等。在单模块旁路的主控系统中，信号调整板自含CPU，对模拟量进行采集，采集结果通过数据通讯方式传递给主控板，再由主控板通过通讯方式传递给人机界面进行记录和显示。,五、变频器结构（控制器）,信号调整板,电源板主要给主控制箱提供控制电源。由于控制箱采用了多路不共地的5V电源，电源板上有3个5V电源模块，一个正负15V模块。24V为备用电源，一般不焊。,五、变频器结构（控制器）,电源板,变频器人机界面需要和主控板、PLC、上位机、温度采集模块（7033）等进行数据通讯，通讯协议又有RS422、RS485等多种，人机界面又有操作面板、工控机、UNO、嵌入式等不同种类。通讯接口板的主要功能是对这些不同的接口进行配置，变频器内外的各种接口都连接到通讯接口板，再通过通讯接口板统一连接到人机界面，从而简化人机界面对外的通讯连线。,五、变频器结构（控制器）,通讯接口板,可编程控制器PLC是变频器控制系统的三部分之一，主要负责变频器与工业现场的接口，以及对变频器内部开关量的处理。PLC负责对系统内外的各种状态进行综合判断，实现对变频器的启动、停机、急停控制，实现对变频器故障的报警与保护。,五、变频器结构（PLC）,四、变频器结构（人机界面）,人机操作界面为嵌入式工控机。变频器参数设定、功能设定、故障查询、运行记录都通过嵌入式工控机来实现。本机控制状态下，变频器可以通过嵌入式工控机提供的界面直接进行启动、停机、调频等操作。正常情况下，控制器、嵌入式工控机和PLC之间建立有实时通讯。,六、产品系列,10000V系列：375-5000KVA，适配电机300-7000KW,3000V系列：375-1560KVA，适配电机300-2000KW,6000V系列：375-3120KVA，适配电机300-5000KW,七、主要性能参数（6000V）,八、系统功能,八、系统功能,1、启动方式设定功能：正常启动、软启动,正常启动：变频器按正常方式启动后，开环运行于设定频率，或者闭 环于被控量的期望值。,软启动：采用软启动方式后，不论用户 设定的频率为多少，变频器都 直接升速到系统参数中提供的 电源投切频率，即被软启动的 电机由变频器拖动至工频电源 运行。,八、系统功能,2、运行方式设定功能：闭环运行方式、开环运行方式,开环运行方式：用户可直接设定变频器 的运行频率。,闭环运行方式：用户可以设定被调节量（如压力、温度等）的期望 值将根据被调节 量的实际值，自动调节输 出频率，使被调节量的实 际值自动跟随期望值。,八、系统功能,3、频率设定功能：计算机设定、模拟设定,计算机设定：通过主界面上的加、减速键 或“频率设定”按钮设定运 行频率。,模拟设定：用外部010V或420mA模拟 信号，作为变频器的给定频率。,八、系统功能,4、控制方式设定功能：本机控制、上位机控制、远程拨号控制,本机控制：直接利用主界面的启动、停 机、调速等按钮实现变频调速 系统的控制操作。,上位机控制（用户自选）：本产品可以通 过上位机进行实时状态监控，并可进行启动、停车、急停、复位、设定运行频率、查看故障记录等操 作。同时，一台上位机可监控多台 下位变频器。,远程拨号控制（用户自选）：用户在异地可以通过电话网络计算机拨号对变频器进行异 地远程控制。,八、系统功能,5、运行数据记录功能：运行记录设定、记录查看和报表打印,运行记录设定：变频器运行时自动记录的 参数包括：给定频率、电 机转速、输入电流、输出 电流、输入电压、输出电 压、实际被控及系统状态 信息。所有记录的运行参 数按文本格式存放于计算 机的存储器中，每天作为 一个文件，以日期为文件 名，记录时间间隔由用户 自定。,八、系统功能,6、故障查询功能,具有精确的故障定位及查询功能。任何情况下，用户都可以通过故障查询窗口及时获知系统的当前状况及已发生过的历次故障信息，包括故障发生时间、原因及位置，以便采取相应的处理措施。,九、特色功能,1、主电源掉电时，3秒内不停机，满足母线切换的需要。,通过程序实现。主电源掉电后，主控箱在检测到功率模块全体报缺相故障时，不会立即跳高压开关，只是将变频器输出频率衰减，如果主电源在3秒内恢复正常，变频器也将恢复掉电前的运行频率；如果主电源在3秒内没有恢复正常，则变频器停止输出跳开高压开关。,九、特色功能,2、控制电源掉电时不会停机，可以用UPS供电继续运行30分钟。,九、特色功能,3、配置单元旁路功能，在局部故障时不停机。,在每个功率单元输出端之间并联旁路电路，当功率单元故障时，封锁对应功率单元IGBT的触发信号，然后让旁路SCR导通，保证电机电流能通过，仍形成通路。,九、特色功能,在旁路故障功率单元的同时，将三相电压的中心点进行漂移，以保证三相输出电压对称。,对于6kv的变频器每相由5个功率单元串联而成，如有1相的2个单元被旁路后，这相剩下3个功率单元。中心点漂移，相位角调整，输出电压对称，可达额定电压的 80%，能维持生产要求。可减少某些场合下突然停机造成的损失。,B,九、特色功能,4、工频、变频相互切换功能。,为变频器加装系统旁路开关。旁路开关的主要作用是在变频器退出运行时，让电机直接挂接工频状态运行。,九、特色功能,5、给定信号掉线时，可按原转速继续运转。,通过程序实现。当远程模拟给定信号掉线时，变频器可存储掉线前的运行转速，保持变频器输出转速稳定。,九、特色功能,6、来电自启动功能,通过程序实现。高压短时（20秒以内）失电恢复后，变频器控制器能够自动查找电机的速度，变频器自动启动，恢复失电前运行状态，从而实现电机的平滑启动。,
