高压变频器原理与维护

高压变频器原理与维护蒲宴军主要内容为什么要使用变频器变频器基础高压变频器技术高压变频器硬件组成部分变频器的维护第一部分为什么要用变频器?一节电效果明显使用变频器在泵类，风机上节电效果明显。因为转速与频率是成正比的平方。使用变频器功率因数高，一般都在0.95以上，几乎都能达到0.98左右。二改善工艺启动时压力或风量更平稳。被控量调节更及时，准确。减少风机喘震或水泵水锤效应。风机喘震是由风机机械共振点引起的水锤效应是一种形象的说法.它是指给水泵在起动和停车时，水流冲击管道，产生的一种严重水击。由于在水管内部，管内壁是光滑的，水流动自如。当打开的阀门突然关闭或给水泵停车，水流对阀门及管壁，主要是阀门或泵会产生一个压力。由于管壁光滑，后续水流在惯性的作用下，水力迅速达到最大，并产生破坏作用，压力冲击将使管壁受力而产生噪声，犹如锤子敲击管道一样，这就是水利学当中的“水锤效应”，也就是正水锤。相反，关闭的阀门在突然打开或给水泵启动后，也会产生水锤，叫负水锤，但没有前者大。三延长电机及其他设备寿命，降低维护成本电机启动电流被限制在额定电流，对电机或机械无启动冲击。机械转速降低，有效降低机械磨损。四降低启动时的电网干扰和输入谐波大电机启动时对电网及其他设备无影响。启动时无冲击电流，谐波也被控制在很低程度，避免继电保护装置误动作，对附近的计算机、通讯装置也无影响。五可以实现无极调速变频器调速平稳可以调至高于基本频率的转速可以近似实现恒力矩第二部分变频器基础什么是变频器是一种控制交流电机的装置.它将固定电压，固定频率的电源转换为电压可变，频率可变的电源。VFD控制对象为通用交流电机。使电机在不同速度运行时也能保持工频运行时的效果。VFD可以替代其它更贵或效率低下的调速设备(如直流传动，机械离合器，液力偶合器等）以减低设备维护成本。VFD效率更高，降低用户运行成本。交流电机交流电机同步电机异步电机等效电机速度N与频率f的关系N=50f1(1-s)/pf1=电机供电频率，S=(n1-n)/n1转差率，P=电机极对数变频调速原理从式中看出，电机的同步转速n0正比于电机的运行频率(n0=50f/p)，由于滑差s一般情况下比较小（0∽0.05），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.电机调速分类改变电机的极对数，曲线太硬。改变电机的转差率。1.转子串电阻调速，必须是绕线式电机。2.定子调压调速，力矩小。3.电磁转差离合器调速，结构复杂。4.转子串级调速，要求高，且范围窄。保持磁通恒定的必要性电机在任何速度下都应保持磁通恒定。磁通太强-电机励磁电流过大磁通太弱-电机铁芯利用不充分，输出力矩下降。变频器的基本原理E=4.44f1KNØf1-电机频率。N-每相绕组匝数Ø-电机气隙磁通K-与绕组有关的常数Ф=E/(4.44*K*N*f1)=KФ*(E/f1)VVVF-变压变频同时进行是电机正常运行的需要Uff0un调压调频曲线变频器结构图312T1T2++Q4Q1Q2PowerOutputofCellIGBTQ1-Q4Q3整流部分直流环节逆变部分ABC1变频器各部分的作用？整流部分直流环节逆变部分第三部分高压变频技术简介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。TT1)RefA:200Volt5ms常见高压变频器的分类按输出形式分：1.高-高型2.高-低-高型按电路结构分：1.三电平（中点钳位式）2.两电平3.单元串联多电平按缓冲电路分：1.电压源型2.电流源型电源变化对高压变频器的影响RIDETHROUGHVOLTAGESAGOF30-45%可承受约30-45%的电压下降RE-STARTINTOAMOTORWHICHISSTILLSPINNING电机还在旋转的情况下可重新起动高压波变频器安装和维修特点变频器可靠墙(不包括G3E)安装，建议不靠墙安装，进出线方式灵活功率单元为抽屉式模块化设计，可以很容易地从变频器中取出，故障功率单元可以由普通的电器技术员迅速换掉。内部变压器为干式，维护极其方便。完善的故障诊断和记录，方便用户定位故障点，直接显示故障位置和内容(而不是代码显示)。对变频器历史状态进行记录，故障发生前后时刻内部变量自动锁存用户技术人员可以自己修理功率单元，对功率器件的配套性要求不高高压变频器总结正弦波输入，无需滤波器，输入谐波优于IEEE519-1992标准和国家标准GB/T14549-93输入功率因数0.95以上，无需功率因数补偿器高压直接输出，高-高结构，没有升压变压器单元串联多电平PWM专利技术，完美正弦输出波形(无需输出滤波器)，适用国产普通电机内部干式变压器和功率单元模块化设计，维护方便矢量控制技术,全数字控制，恒转矩特性97%系统总体效率(包含变频器和变压器部分)可靠性极高第四部分高压变频器硬件组成部分高压变频器硬件组成变压器及输入/输出柜用户控制线和控制电源部分控制部分及与单元部分的接口风机部分功率单元及控制柜干式：干式变压器可靠性高、维护简单(只需紧固和清扫)油浸：油浸变压器可靠性相对较低、维护复杂(定期检测冷却油)高压变频器使用的整流变压器的特点•无油、无污染、难燃阻燃、自熄防火。•绝缘温升等级高•损耗低、效率高、噪声小•局部放电量小(通常在10PC以下)，可靠性高，可保证长期安全运行，寿命可达30年。•抗裂、抗温度变化，机械强度高，抗突发短路能力强。•防潮性能好，可在100％湿度下正常运行，停运后不需干燥处理即可投入运行。•体积小、重量轻，据统计，油变的外形尺寸为干变的2倍多。•不需单独的变压器室，不需吊芯检修及承重梁，节约土建占地和占空；因无油，不会产生有毒气体，不会对环境造成污染，不要集油坑等附属建筑，减少了土建造价。•安装便捷，无须调试，几乎不需维护；无须更换和检查油料，运行维护成本低。干式变压器的特点高压变频器输入变压器部分移相变压器的作用是什么？1，变压2，移相高压变频器结构(抽屉式功率单元)变频器结构（功率模块）光纤接口整流桥单元旁路1400kW/6kV功率单元系统方案电路原理图去变压器二次侧功率单元输出光纤通信连接至调制板单元控制电路Q1Q3Q2Q4COIL旁路接触器功率单元旁路电路•IGBT是目前使用最广泛的功率器件IGBT特点•IGBT开关速度快，损耗小•导通压降适当•IGBT门极驱动电路简单IGBT(300A/1700V)降压电阻什么是降压电阻？通过电阻将6KV的电压降到可以检测的电压。电流霍尔为什么要用电流霍尔不用电流互感器？1两者之间工作原理的区别2两者之间检测内容的区别五、变频器结构（功率柜）冷却风机单元和控制部分控制部分（后面）单元部分电子插件箱DCRNXG控制硬件NXG控制基于PC结构所有电路板插入一个ISA总线底板上:键盘适配板CPU板I/O板通讯板调制板光纤接口板插件箱外部:信号调理板,WAGO中压旁路电源板及旁路控制板电源(DCR控制,WAGO,andHallEffect)NXG控制硬件CPU板前视图IntelPentium®MMXCPU以太网口VGA键盘UserI/O芯片组:Intel®430TXNXG控制硬件CPU板后视图CompactFlash™模块SDRAM模块64MBCPU板CPU:系统内存CompactFlash™IDE接口盘用于存储:变频器控制软件系统程序配置文件,内置以太网控制器:Intel®SB82558/SB82559,RTL-8139;10/100Mbps新型系统接口板正面新型系统接口板反面NXG控制硬件系统I/O板为所有模拟量提供信号调理。检测电机实际电压检测电机实际电流检测变频器输入电压(线电压)检测变频器输入电流(线电流)变频器硬件过流设定电源故障监视提供所有电压/电流的测试点与ISA总线无通讯联系，仅从ISA获取电源（+-12V）数字调制板基于EPLD芯片–结构灵活与功率单元的通讯故障处理及单元通讯管理旁路控制接受并处理来自CPU板的电压指令，使输出波形平滑。可为多达24个单元提供移相式PWM控制，并且PWM频率可调(IGBT开关)频率范围:200-1200Hz采样频率:3.0-6.0kHz(根据开关频率及单元数目自动调节)处理电源故障及硬件过流故障。NXG控制硬件光纤接口板每块板能提供多达12个单元的接口通过一个60芯扁平电缆与数字调制板连接输入/输出信号经过缓冲处理ISA总线金手指仅提供+-5V电源光纤收/发器最高工作频率高达20MHz上电时防止误发光信号，直到系统就绪。光纤输出使能信号由数字调制板发出新型数字调制板正面新型数字调制板反面NXG控制硬件信号调理板标准DIN卡轨安装24VDC使能继电器输入输入/输出电流备有二次隔离CT备有接线端子用于检测信号及负载电阻接线，提供霍尔电源NXG控制硬件中压旁路板该板能控制多达18个单元旁路接触器通过光纤接口与数字调制板通讯由主变压器供电内置故障安全保护NXG控制硬件中压旁路板至数字调制器的光纤接口旁路控制FPGA连接到每个单元的旁路接触器线圈NXG控制硬件旁路电源板NXG控制硬件旁路电源板输入电源（630V）由隔离变压器的二次侧直接提供提供两路输出：36VAC，用于中压旁路板72VDC，用于旁路接触器线圈NXG控制硬件用户输入/输出模块Modbus总线藕合器开关量输入模拟量输入开关量输出终端模块NXG控制硬件用户输入/输出模块所有的用户输入/输出由WAGOI/O系统支持Wago®系统与CPU之间通过速度高达115KBAUD的高速MODBUS总线交换信息系统支持:模拟量I/O开关量I/O继电器I/O输入/输出模块通过简单的插到DIN卡轨上即可添加到系统中NXG控制硬件用户输入/输出模块模块色标：WAGOI/O系统中，不同功能的模块用不同颜色表示。红色-开关量输出模块黄色-开关量输入模块蓝色-模拟量输出模块绿色-模拟量输入模块无色-特殊功能模块第五部分高压变频器的日常维护一、注意事项二、日常检查项目三、定期检查项目四、预防性维护和更换！高压变频器属于高压产品，柜内有3kV、6kV、10kV的危险电压。！用户在设备安装和投入运行前，务必认真阅读和理解《使用手册》，严格遵守操作规程。！务必注意人身安全和设备安全。高压安全事项：一、注意事项一、注意事项1、在做任何维护和检修工作之前，严格按照操作规程。2、确认无发热元件和不带电之前，千万不要触摸柜内任何部位。3、在检修时，一定要将高压切断并检查所有单元的红灯指示灯完全熄灭才能更换或测量。4、不要使高压电源误接到变频器的输出端，这样会使变频器内部器件发生爆炸。5、不要用高压摇表测量变频器的输出绝缘，这可能会使功率单元中的开关器件受损,如果需要检测电机的绝缘，必须断开变频器。6、变压器进行耐压试验时，需要将所有功率单元同变频器断开，并且将温控仪同测温探头断开。二、日常检查项目（一）运行中检查是否出现下述异常现1、安装环境是否异常；2、电机是否像期待的那样运行；3、冷却系统是否异常；4、是否存在异常振动、异常声音；5、是否出现异常过热、变色；6、在运行中要注意观察变频器输入输出电压电流的情况，可以在运行中测量XT43端子的输出来校正界面显示的输入输出电压的大小，通过示波器完成电流的校正。高压室的环境温度是否异常，由于变频器安装地点的环境温度冬夏温差很大，应随时注意室内的温度，保持在0～40度之间。二、日常检查项目（二）环境温度值班人员或维护人员要定期对变压器进行巡视、检查，记录变压器绕组的温度值。绝缘等级BFH风机启停标准温度（℃）708090启停回差温度（℃）555报警温度（℃）90110130跳闸温度（℃）100130140三相温度是否均衡记录运