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高压变频器简介

高压变频器

基本信息

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展,高压大功率变频调速装置不断地成熟起来,原来一直难于解决的高压问题,近年来通过器件串联或单元串联得到了很好的解决。其应用的领域和范围也越来越为广范,这使得高效、合理地利用能源(尤其是电能成为了可能。电机是国民经济中主要的耗电大户,高压大功率的更为突出,而这些设备大部分都有节能的潜力。大力发展高压大功率变频调速技术,,将是时代赋予我们的一项神圣使命,而这一使命也将具有深远的意义。

高压大功率变频调速装置被广泛地应用于石油化工、市政供水、冶金钢铁、电力能源等行业的各种风机、水泵、压缩机、轧钢机等。

分类与结构

高压变频器的种类繁多,其分类方法也多种多样。按着中间环节有无直流部分,可分为交交变频器和交直交变频器;按着直流部分的性质,可分为电流型和电压型变频器;按着有无中间低压回路,可分为高高变频器和高低高变频器;按着输出电平数,可分为两电平、三电平、五电平及多电平变频器;按着电压等级和用途,可分为通用变频器和高压变频器;按着嵌位方式,可分为二极管嵌位型和电容嵌位型变频器等等。

分类

低压型变频器

产品定义电压等级低于690V的可调输出频率交流电机驱动装置,就归类为低压变频器(如下图。目前,随着低压变频器技术的不断成熟,低压变频的应用场合决定了它不同的分类。单

从技术角度来看,低压变频器的控制方式也在一定程度上表明了它的技术流派。

正弦脉宽调制(SPWM其特点是控制电路结构简单、成本较低,机械特

性硬度也较好,能够满足一般传动的平滑调速要求,已在产业的各个领域得到

广泛应用。

电压空间矢量(SVPWM它是以三相波形整体生成效果为前提,以逼近

电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的,一次生成三相调制波形,以内切多

边形逼近圆的方式进行控制的。

矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、

Ib、Ic、通过三相-二相变换,等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1,再

通过按转子磁场定向旋转变换,等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、

It1(Im1相当于直流电动机的励磁电流;It1相当于与转矩成正比的电枢电流,然后模仿直流电动机的控制方法,求得直流电动机的控制量,经过相应的坐标反变换,实现对异步电动机的控制。

直接转矩控制(DTC方式该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足,并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展。

矩阵式交—交控制方式 VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交—直—交变频中的一种。

电流型变频器

由于在变频器的直流环节采用了电感元件而得名,其优点是具有四象限运行能力,能很方便地实现电机的制动功能。缺点是需要对逆变桥进行强迫换流,装置结构复杂,调整较为困难。另外,由于电网侧采用可控硅移相整流,故输入电流谐波较大,容量大时对电网会有一定的影响。

电压型高压变频器

由于在变频器的直流环节采用了电容元件而得名,随着技术的进步,高压变频器可以实现四象限运行,也能实现矢量控制,已经成为当前传动系统调速的主流产品。

高低高变频器

采用升降压的办法,将低压或通用变频器应用在中、高压环境中而得名。原理是通过降压变压器,将电网电压降到低压变频器额定或允许的电压输入范围内,经变频器的变换形成频率和幅度都可变的交流电,再经过升压变压器变换成电机所需要的电压等级。

这种方式,由于采用标准的低压变频器,配合降压,升压变压器,故可以任意匹配电网及电动机的电压等级,容量小的时候(<500KW改造成本较直接高压变频器低。缺点是升降压变压器体积大,比较笨重,频率范围易受变压器的影响,还有就是由于引入了变压器使得系统效率比较低。

一般高低高变频器可分为电流型和电压型两种。

▲高低高电流型变频器

电路拓扑结构如图1所示,在低压变频器的直流环节由于采用了电感元件而得名。输入侧采用可控硅移相控制整流,控制电动机的电流,输出侧为强迫换流方式,控制电动机的频率和相位。能够实现电机的四象限运行。

▲高低高电压型变频器

前段引入降压变压器,将电网降压,然后连接低压变频器。低压变频器输入侧可采用可控硅移相控制整流,也可以采用二极管三相桥直接整流,中间直流部分采用电容平波并储能。逆变或变流电路常采用 IGBT元件,通过SPWM变换,即可得到频率和幅度都可变的交流电,再经升压变压器变换成电机所需要的电压等级。需要指出的是,在变流电路至升压变压器之间还需要置入正弦波滤波器(F,否则升压变压器会因输入谐波或dv/dt 过大而发热,或破坏绕组的绝缘。该正弦波滤波器成本很高,一

般相当于低压变频器的1/3到1/2的价格。

高高变频器

高高变频器无需升降压变压器,功率器件在电网与电动机之间直接构建变换器。由于功率器件耐压问题难于解决,目前最直接的做法是采用器件串联的办法来提高电压等级,其缺点是需要解决器件均压和缓冲难题,技术复杂,难度大。但这种变频器由于没有升降压变压器,故其效率较高低高方式的高,而且结构比较紧凑。

高高变频器也可分为电流型和电压型两种。由于专利技术保护的原因,电流型的仅罗克韦尔一家,电压型的仅成都佳灵一家。

▲高高电流型变频器

它采用GTO,SCR或IGCT元件串联的办法实现直接的高压变频,目前电压可达10KV。由于直流环节使用了电感元件,其对电流不够敏感,因此不容易发生过流故障,逆变器工作也很可靠,保护性能良好。其输入侧采用可控硅相控整流,输入电流谐波较大。变频装置容量大时要考虑对电网的污染和对通信电子设备的干扰问题。均压和缓冲电路,技术复杂,成本高。由于器件较多,装置体积大,调整和维修都比较困难。

逆变桥采用强迫换流,发热量也比较大,需要解决器件的散热问题。其优点在于具有四象限运行能力,可以制动。

需要特别说明的是,该类变频器由于较低的输入功率因数和较高的输入输出谐波,故需要在其输入输出侧安装高压自愈电容。

▲高高电压型变频器

电路结构采用IGBT 直接串联技术,也叫直接器件串联型高压变频器。其在直流环节使用高压电容进行滤波和储能,输出电压可达13.8KV,其优点是可以采用较低耐压的功率器件,串联桥臂上的所有IGBT作用相同,能够实现互为备用,或者进行冗余设计。缺点是电平数较低,仅为两电平,输出电压dV/dt也较大,需要采用特种电动机或加装共模电压滤波器和高压正弦波滤波器,其成本会增加许多。由于它与低压变频器有着一样的拓扑结构,因此它像低压变频器一样具有四象限运行功能,也可以实现矢量控制。

这种变频器同样需要解决器件的均压问题,一般需特殊设计驱动电路和缓冲电路。对于IGBT驱动电路的延时也有极其苛刻的要求。一旦IGBT的开通、关闭的时间不一致,或者上升、下降沿的斜率相差太悬殊,均会造成功率器件的损坏.

嵌位型变频器

钳位型变频器一般可分为二极管钳位型和电容钳位型。

▲二极管嵌位型变频器

它既可以实现二极管中点嵌位,也可以实现三电平或更多电平的输出,其技术难度较直接器件串联型变频器低。由于直流环节采用了电容元件,因此它仍属于电压型变频器。这种变频器需要设置输入变压器,它的作用是隔离与星角变换,能够实现12脉冲整流,并提供中间嵌位零电平。通过辅助二极管将IGBT等功率器件强

行嵌位于中间零电平上,从而使IGBT两端不会因过压而烧毁,又实现了多电平的输出。

这种变频器结构,输出可以不安装正弦波滤波器。但是由于采用了变压器,成本上有所增加。

▲电容嵌位型变频器

它采用同桥臂增设悬浮电容的办法实现了功率器件的嵌位,目前这种变频器应用的比较少。

单元串联型变频器

基本信息

这是近几年才发展起来的一种电路拓扑结构,它主要由输入变压器、功率单元和控制单元三大部分组成。采用模块化设计,由于采用功率单元相互串联的办法解决了高压的难题而得名,可直接驱动交流电动机,无需输出变压器,更不需要任何形式的滤波器。

6KV变频器,可以有15个或者18个功率单元组成,每相由5或者6台功率单元相串联,并组成Y形连接,直接驱动电机。每台功率单元电路、结构完全相同,可以互换,也可以互为备用。

变频器的输入部分是一台移相变压器,原边Y形连接,副边采用延边三角形连接,共15到18副三相绕组,分别为每台功率单元供电。它们被平均分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三大部分,每部分具有5到6副三相小绕组,之间均匀相位偏移8.5或者10度。

特点

该变频器的特点如下:

①采用多重化PWM方式控制,输出电压波形接近正弦波。

②整流电路的多重化,脉冲数多达30或36,功率因数高,输入谐波小。

③模块化设计,结构紧凑,维护方便,增强了产品的互换性。

④直接高压输出,无需输出变压器。

⑤极低的dv/dt输出,无需任何形式的滤波器。

⑥采用光纤通讯技术,提高了产品的抗干扰能力和可靠性。

⑦功率单元自动旁通电路,能够实现故障不停机功能。

缺点:

1、由于变压器采用延边三角形接法,实现8.5度或者10度的移相,由于工艺原因造成相应的误差,使得变压器内部环流大,发热量高,变压器效率低,从而整个系统效率下降。

2、由于随着负载率的不同,不是所有的功率单元都输出功率,导致谐波不能互相抵消。因此在低于额定负载时,谐波增加很快。由于同样原因,使得启动转矩较小,电机抖动及发热较大,噪声也较高。

3、由于需要保护电机不受共模电压的影响需要将电机接地,因此将共模电压引到了变压器上,使得变压器承受了更大的电应力,使得变压器可靠性降低,寿命降低。

4、由于引入了复杂的移相隔离变压器,使得成本增加。

高压变频器的发展背景及其重要意义

随着现代电力电子技术及计算机控制技术的迅速发展,促进了电气传动的技术革命。交流调速取代直流调速,计算机数字控制取代模拟控制已成为发展趋势。交流电机变频调速是当今节约电能,改善生产工艺流程,提高产品质量,以及改善运行环境的一种主要手段。变频调速以其高效率,高功率因数,以及优异的调速和启制动性能等诸多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。

以前的高压变频器,由可控硅整流,可控硅逆变等器件构成,缺点很多,谐波大,对电网和电机都有影响。近年来,发展起来的一些新型器件将改变这一现状,如

IGBT、IGCT、SGCT等等。由它们构成的高压变频器,性能优异,可以实现PWM逆变,甚至是PWM整流。不仅具有谐波小,功率因数也有很大程度的提高。

国产高压变频器的发展现状

目前,在国内有不低于200家的低压变频器厂商,其大部分为AC380V的低压产品,而在高压大功率变频器方面,在30家左右。由于罗宾康没有在中国申请专利保护,因此绝大多数厂家都采用美国罗宾康的技术即单元串联多重化结构。

随着技术研究的进一步深入,在理论上和功能上国产高压变频器已经可以与进口变频器相比肩,但是受工艺技术的限制,与进口产品的差距还是比较明显。这些状况主要表现在如下几个方面:

①国外各大品牌的产品正加紧占领国内市场,并加快了本地化的步伐。

②具有研发能力和产业化规模的逐年增加。

③国产高压变频器的功率也越做越大,目前国内最大的应用做到了7500KW。

④国内高压变频器的技术标准还有待规范。

⑤与高压变频器相配套的产业很不发达。

⑥生产工艺一般,可以满足变频器产品的技术要求,价格相对低廉。

⑦变频器中使用的功率半导体关键器件完全依赖进口,而且相当长时间内还会依赖进口。

⑧与发达国家的技术差距在缩小,具有自主知识产权的产品正应用在国民经济中。

⑨已经研制出具有瞬时掉电再恢复、故障再恢复等功能的变频器。

⑩部分厂家已经开发出四象限运行的高压变频器。

11矢量控制的高压变频器也已经在应用。

国外高压变频器的发展现状

国外各大品牌的变频器生产商,均形成了系列化的产品,其控制系统也已实现全数字化。几乎所有的产品均具有矢量控制功能,完善的工艺水平也是国外品牌的一大特点。目前,在发达国家,只要有电机的场合,就会同时有变频器的存在。其现阶段发展情况主要表现如下:

①技术开发起步早,并具有相当大的产业化规模。

②能够提供特大功率的变频器,目前已超过10000KW。

③变频调速产品的技术标准比较完备。

④与变频器相关的配套产业及行业初具规模。

⑤能够生产变频器中的功率器件,如IGBT、IGCT、SGCT等。

⑥高压变频器在各个行业中被广泛应用,并取得了显著的经济效益。

⑦产品国际化,当地化加剧。

⑧新技术,新工艺层出不穷,并被大量的、快速的应用于产品中。

⑨目前,没有10KV产品。

高压变频器的未来发展态势

交流变频调速技术是强弱电混合,机电一体的综合技术,既要处理巨大电能的转换(整流、逆变,又要处理信息的收集、变换和传输,因此它必定会分成功率和控制两大部分。前者要解决与高压大电流有关的技术问题,后者要解决的软硬件控制问题。因此,未来高压变频调速技术也将在这两方面得到发展,其主要表现为:

①高压变频器将朝着大功率,小型化,轻型化的方向发展。

②高压变频器将向着直接器件高压和多重叠加(器件串联和单元串联两个方向发展。

③更高电压、更大电流的新型电力半导体器件将应用在高压变频器中。

④现阶段,IGBT、IGCT、SGCT仍将扮演着主要的角色,SCR、GTO将会退出变频器市场。

⑤无速度传感器的矢量控制、磁通控制和直接转矩控制等技术的应用将趋于成熟。

⑥全面实现数字化和自动化:参数自设定技术;过程自优化技术;故障自诊断技术。

⑦应用32位MCU、DSP及ASIC等器件,实现变频器的高精度,多功能。

⑧相关配套行业正朝着专业化,规模化发展,社会分工将更加明显。

高压变频器抗干扰的常用措施

高压变频器抗干扰的常用措施:

(1高压变频器的E端要与控制柜及电机的外壳相连,要接保安地,接地电阻应小于100Ω,可吸收突波干扰。

(2高压变频器的输入或输出端加装电感式磁环滤波器。平性并绕3-4圈,有助于抑制高次谐波(此方法简单易行,价格低廉。

(3上述磁环滤波器还可根据现场情况加绕在高压变频器控制信号端或模拟信号给定端的

进线上。

(4装有高压变频器的电控柜中,动力线和信号线应分开穿管走线,金属软管应接地良好。

(5模拟信号线要选用屏蔽线,单端在高压变频器处接仿真地。

(6还可通过调整高压变频器的载频来改善干扰。频率越低,干扰越小,但电磁噪声越大。

(7RS485通讯口与上位机相连一定要采用光电隔离的传输方式,以提高通信系统的抗

干扰性能。

(8外配计算机或仪表的供电要和高压变频器的动力装置供电分开,尽量避免共享一个内

部变压器。

(9在受干扰的仪表设备方面也要进行独立屏蔽,市场上的温控器、PID调节器、PLC、传感器或变送器等仪表,都要加装金属屏蔽外壳并与保安地相连。必要时,可在此类仪表的电源进线端加装上述的电感式磁环滤波器。

高压变频器的选型注意事项

1.选择过高电压等级的弊端

选择过高的电压等级造成投资过高,回收期长。电压等级的提高,电机的绝缘必须提高,使电机价格增加。电压等级的提高,使变频器中电力半导体器件的串联数量加大,成本上升。

可见,对于200~2000kW的电机系统采用6kV、10kV电压等级是极不经济、很不合理的。

2.变频器容量与整流装置相数关系

变频器装置投入6kV电网必须符合国家有关谐波抑制的规定。这和电网容量和装置的额定功率有关。

短路容量在1000MV A以内,1000kW装置12相(变压器副边双绕组即可,如果24相功率就可达2000kW, 12相基本上消除了幅值较大的5次和7次谐波。

整流相数超过36相后,谐波电流幅值降低不显著,而制造成本过高。如果电网短路容量2000MV A,则装置容许容量更大。

3.把最高电压降到3kV以下可节约大量投资

从电力电子器件特性及安全系数考虑电压等级的必要性,受电力电子器件电压及电机允许的dv/dt限制, 6kV变频器必须采用多电平或多器件串联,造成线路复杂,价格昂贵,可靠性差。对于6kV变频器若是用1700VIGBT,以美国罗宾康的PERFECTHARMONY系列6kV高压变频器为例,每相由5个额定电压为690V 的功率单元串联,三相共60只器件。若是用3300V器件,也需3串共30只器件,数量巨大。另一方面装置电流小,器件的电流能力得不到充分利用,以560kW为例,6kV电机电流仅60A左右,而1700V的IGBT电流已达2400A,3300V器件电流达1600A,有大器件不能用,偏要用大量小器件串联,极不合理。即使电机功率达2000kW,电流也只有140A左右,仍很小。

国外的中压变频器有多个电压等级:1.1kV,2.3kV,3kV,4.2kV,6kV,它们主要由电力电子器件的电压等级所确定。

输出同样功率的变频器,使用较高电压或较多单元串联所花的代价大于用较低电压,较少数量而电流较大单元的代价,也就是说在器件电流允许条件下应尽可能选用低的电压等级。

4.隔离变压器问题

为了隔离、改善输入电流及减小谐波,现在所有的中压“直接变频”器都不是真正的直接变频,其输入侧都装有输入变压器,这种配置短时间内不会改变。既然输入

侧有变压器,变频器和电机的电压就没有必要和电网一样,非用10kV和6kV不可,功率2500kW以下电压可以不超过3kV,因此就有了变频器和电机的合理电压等级问题。

200kW~800kW以下的变频调速宜选用380V或660V电压等级。它线路简单,技术成熟,可靠性高,dv/dt 小,价格便宜。仍以560kW电机为例,630kW660V的低压变频器约35万,而同容量6000V中压变频器约90万。实现的方法有低-低,低-高,高-低和高-低-高等几种形式。由于电机,变压器的价格远低于变频器,即使更换电机、变压器也合理。

5.如何配套

原有6kV高压电机如何与3.5kV变频器电压配套

自建国以来传统的6kV高压电机是已投产的主要产品,为了推广3.5kV变频器不可能再花钱更换电机,作者提出一个简便方案,以供参考。

制造厂原有6kV电机一般均为星形接线,其相绕组承受实际电压为3468V,故只要将绕组改接成三角形其它不变。配3.5kV变频器就把变频器电压从6kV下降到3.5kV,从表3可见4.5kV器件不串联就可承受3kV耐压。如果用1.7kV器件3串即可。制造成本将下降30%。而我国目前30MW机组最大电机2500kW采用3.5kV

电压完全合理. 6.对电网谐波污染的防治措施从实用角度整流桥组成 12 相整流可消除 5, 次谐波已基本满足电网谐波要求.因此 400kW～800kW 采用 7 12 相整流即可,1000kW～2500kW 采用 24 相也可以符合要求变频器的故障原因及预防措施引由主回路,电源回路,IPM 驱动及保护回路,冷却风扇等几部分组成.其结构多为单元化或模块化形式. 由于使用方法不正确或设置环境不合理, 将容易造成变频器误动作及发生故障, 或者无法满足预期的运行效果. 为防患于未然,事先对故障原因进行认真分析尤为重要. 1.1 主回路常见故障分析主回路主要由三相或单相整流桥,平滑电容器,滤波电容器,IPM 逆变桥,限流电阻,接触器等元件组成. 其中许多常见故障是由电解电容引起.电解电容的寿命主要由加在其两端的直流电压和内部温度所决定,

在回路设计时已经选定了电容器的型号,所以内部的温度对电解电容器的寿命起决定作用.电解电容器会直接影响到变频器的使用寿命,一般温度每上升 10 ℃,寿命减半.因此一方面在安装时要考虑适当的环境温度,另一方面可以采取措施减少脉动电流.采用改善功率因数的交流或直流电抗器可以减少脉动电流,从而延长电解电容器的寿命. 在电容器维护时,通常以比较容易测量的静电容量来判断电解电容器的劣化情况,当静电容量低于额定值的 80%,绝缘阻抗在5 MΩ以下时,应考虑更换电解电容器. 1.2 主回路典型故障分析故障现象:变频器在加速,减速或正常运行时出现过电流跳闸. 首先应区分是由于负载原因,还是变频器的原因引起的.如果是变频器的故障,

可通过历史记录查询在跳闸时的电流,超过了变频器的额定电流或电子热继电器的设定值,而三相电压和电流是平衡的,则应考虑是否有过载或突变,如电机堵转等.在

负载惯性较大时,可适当延长加速时间,此过程对变频器本身并无损坏.若跳闸时的电流, 在变频器的额定电流或在电子热继电器的设定范围内, 可判断是 IPM 模块或相

关部分发生故障. 首先可以通过测量变频器的主回路输出端子 U,V,W, 分别与直流

侧的 P,N 端子之间的正反向电阻,来判断 IPM 模块是否损坏.如模块未损坏,则是驱

动电路出了故障.如果减速时 IPM 模块过流或变频器对地短路跳闸,一般是逆变器

的上半桥的模块或其驱动电路故障;而加速时 IPM 模块过流,则是下半桥的模块或其驱动电路部分故障,发生这些故障的原因,多是由于外部灰尘进入变频器内部或环境潮湿引起. 1.3 控制回路故障分析控制回路影响变频器寿命的是电源部分, 是平滑电容器和 IPM 电路板中的缓冲电容器, 其原理与前述相同, 但这里的电容器中通过的

脉动电流, 是基本不受主回路负载影响的定值, 故其寿命主要由温度和通电时间决定. 由于电容器都焊接在电路板上,通过测量静电容量来判断劣化情况比较困难,一般根据电容器环境温度以及使用时间,来推算是否接近其使用寿命. 电源电路板给控制回路,IPM 驱动电路和表面操作显示板以及风扇等提供电源,这些电源一般都是从主电路输出的直流电压,通过开关电源再分别整流而得到的.因此,某一路电源短路,除了本路的整流电路受损外, 还可能影响其他部分的电源,如由于误操作而使控制电源与公共接地短接,致使电源电路板上开关电源部分损坏,风扇电源的短路导致其他电源断电等.一般通过观察电源电路板就比较容易发现. 逻辑控制电路板是变频器的核心,它集中了 CPU,MPU,RAM,EEPROM 等大规模集成电路,具有很高的可靠性,本身出现

故障的概率很小,但有时会因开机而使全部控制端子同时闭合,导致变频器出现EEPROM 故障,这只要对 EEPROM 重新复位就可以了. IPM 电路板包含驱动和缓冲电路,以及过电压,缺相等保护电路.从逻辑控制板来的 PWM 信号,通过光耦合将电

压驱动信号输入 IPM 模块,因而在检测模快的同时,还应测量 IPM 模块上的光耦. 1.4 冷却系统冷却系统主要包括散热片和冷却风扇.其中冷却风扇寿命较短,临近使用寿命时,风扇产生震动,噪声增大最后停转,变频器出现 IPM 过热跳闸.冷却风扇的寿命受陷于轴承,大约为 10000～35000 h.当变频器连续运转时,需要 2～3 年更换一次风扇或轴承.为了延长风扇的寿命,一些产品的风扇只在变频器运转时而不是电源开启时运行. 1.5 外部的电磁感应干扰

如果变频器周围存在干扰源,它们将通过辐射或电源线侵入变频器的内部,引起控制回路误动作,造成工作不正常或停机,严重时甚至损坏变频器.减少噪声干扰的具体方法有:变频器周围所有继电器,接触器的控制线圈上,加装防止冲击电压的吸收

装置,如 RC 浪涌吸收器,其接线不能超过 20 cm;尽量缩短控制回路的配线距离,并使其与主回路分离;变频器控制回路配线绞合节距离应在 15 mm 以上,与主回路保持10 cm 以上的间距;变频器距离电动机很远时(超过 100 m ,这时一方面可加大导线截面面积,保证线路压降在 2%以内, 同时应加装变频器输出电抗器,用来补偿因长距离导线产生的分布电容的充电电流.变频器接地端子应按规定进行接地,必须在专用接地点可靠接地,不能同电焊,动力接地混用;变频器输入端安装无线电噪声滤波器, 减少输入高次谐波,从而可降低从电源线到电子设备的噪声影响;同时在变频器的输出端也安装无线电噪声滤波器,以降低其输出端的线路噪声. 1.6 安装环境变频器属于电子器件装置,对安装环境要求比较严格,在其说明书中有详细安装使用环境的要求.在特殊情况下,若确实无法满足这些要求,必须尽量采用相应抑制措施:振动是对电

子器件造成机械损伤的主要原因, 对于振动冲击较大的场合,应采用橡胶等避振措施;潮湿,腐蚀性气体及尘埃等将造成电子器件锈蚀,接触不良,绝缘降低而形成短路,作为防范措施,应对控制板进行防腐防尘处理,并采用封闭式结构;温度是影响电子器

件寿命及可靠性的重要因素,特别是半导体器件,应根据装置要求的环境条件安装空调或避免日光直射. 除上述几点外,定期检查变频器的空气滤清器及冷却风扇也是非

变频器基本电路图

变频器基本电路图目前，通用型变频器绝大多数是交—直—交型变频器，通常尤以电压器变频器为通用，其主回路图（见图1.1），它是变频器的核心电路，由整流回路（交—直交换），直流滤波电路（能耗电路）及逆变电路（直—交变换）组成，当然还包括有限流电路、制动电路、控制电路等组成部分。 1）整流电路如图1.2所示，通用变频器的整流电路是由三相桥式整流桥组成。它的功能是将工频电源进行整流，经中间直流环节平波后为逆变电路和控制电路提供所需的直流电源。三相交流电源一般需经过吸收电容和压敏电阻网络引入整流桥的输入端。网络的作用，是吸收交流电网的高频谐波信号和浪涌过电压，从而避免由此而损坏变频器。当电源电压为三相380V时，整流器件的最大反向电压一般为1200—1600V，最大整流电流为变频器额定电流的两倍。 2）滤波电路逆变器的负载属感性负载的异步电动机，无论异步电动机处于电动或发电状态，在直流滤波电路和异步电动机之间，总会有无功功率的交换，这种无功能量要靠直流中间电路的储能元件来缓冲。同时，三相整流桥输出的电压和电流属直流脉冲电压和电流。为了减小直流电压和电流的波动，直流滤波电路起到对整流电路的输出进行滤波的作用。通用变频器直流滤波电路的大容量铝电解电容，通常是由若干个电容器串联和并联构成电容器组，以得到所需的耐压值和容量。另外，因为电解电容器容量有较大的离散性，这将使它们随的电压不相等。因此，电容器要各并联一个阻值等相的匀压电阻，消除离散性的影响，因而电容的寿命则会严重制约变频器的寿命。 3）逆变电路逆变电路的作用是在控制电路的作用下，将直流电路输出的直流电源转换成频率和电压都可以任意调节的交流电源。逆变电路的输出就是变频器的输出，所以逆变电路是变频器的核心电路之一，起着非常重要的作用。最常见的逆变电路结构形式是利用六个功率开关器件（GTR、IGBT、GTO等）组成的三相桥式逆变电路，有规律的控制逆变器中功率开关器件的导通与关断，可以得到任意频率的三相交流输出。通常的中小容量的变频器主回路器件一般采用集成模块或智能模块。智能模块的内部高度集成了整流模块、逆变模块、各种传感器、保护电路及驱动电路。如三菱公司生产的IPMPM50RSA120，富士公司生产的7MBP50RA060，西门子公司生产的BSM50GD120等，内部集成了整流模块、功率因数校正电路、IGBT逆变模块及各种检测保护功能。模块的典型开关频率为20KHz，保护功能为欠电压、过电压和过热故障时输出故障信号灯。逆变电路中都设置有续流电路。续流电路的功能是当频率下降时，异步电动机的同步转速也随之下降。为异步电动机的再生电能反馈至直流电路提供通道。在逆变过程中，寄生电感释放能量提供通道。另外，当位于同一桥臂上的两个开关，同时处于开通状态时将会出现短路现象，并烧毁换流器件。所以在实际的通用变频器中还设有缓冲电路等各种相应的辅助电路，以保证电路的正常工作和在发生意外情况时，对换流器件进行保护 1、概述各国使用的交流供电电源，无论是用于家庭还是用于工厂，其电压和频率均200V/60Hz（50Hz）或100V/60Hz（50Hz），等等。通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电（DC）。把直流电（DC）变换为交流电（AC）的装置，其科学术语为“inverter”(逆变器)。由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”，故该产品本身就被命名为“inverter”，即：变频器，变频器也可用于家电产品。使用变频器的家电产品中不仅有电机（例如空调等），还有荧光灯等产品。用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。但用于荧光灯的变频器主要用于调节电源供电的频率。汽车上使用的由电池（直流电）产生交流电的设备也以“inverter”的名称进行出售。变频器的工作原理被广泛应用于各个领域。例如计算机电源的供电，在该项应用中，变频器用于抑制反向电压、频率的波动及电源的瞬间断电。 2. 电机的旋转速度为什么能够自由地改变？ r/min电机旋转速度单位：每分钟旋转次数，也可表示为rpm.例如：4极电机 60Hz 1,800 [r/min]，4极电机 50Hz 1,500 [r/min]，电机的旋转速度同频率成比例。本文中所指的电机为感应式交流电机，在工业领域所使用的大部分电机均为此类型电机。感应式交流电机

高压变频器简介

高压变频器基本信息变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展,高压大功率变频调速装置不断地成熟起来,原来一直难于解决的高压问题,近年来通过器件串联或单元串联得到了很好的解决。其应用的领域和范围也越来越为广范,这使得高效、合理地利用能源(尤其是电能成为了可能。电机是国民经济中主要的耗电大户,高压大功率的更为突出,而这些设备大部分都有节能的潜力。大力发展高压大功率变频调速技术,,将是时代赋予我们的一项神圣使命,而这一使命也将具有深远的意义。高压大功率变频调速装置被广泛地应用于石油化工、市政供水、冶金钢铁、电力能源等行业的各种风机、水泵、压缩机、轧钢机等。分类与结构高压变频器的种类繁多,其分类方法也多种多样。按着中间环节有无直流部分,可分为交交变频器和交直交变频器;按着直流部分的性质,可分为电流型和电压型变频器;按着有无中间低压回路,可分为高高变频器和高低高变频器;按着输出电平数,可分为两电平、三电平、五电平及多电平变频器;按着电压等级和用途,可分为通用变频器和高压变频器;按着嵌位方式,可分为二极管嵌位型和电容嵌位型变频器等等。分类低压型变频器产品定义电压等级低于690V的可调输出频率交流电机驱动装置,就归类为低压变频器(如下图。目前,随着低压变频器技术的不断成熟,低压变频的应用场合决定了它不同的分类。单

从技术角度来看,低压变频器的控制方式也在一定程度上表明了它的技术流派。正弦脉宽调制(SPWM其特点是控制电路结构简单、成本较低,机械特性硬度也较好,能够满足一般传动的平滑调速要求,已在产业的各个领域得到广泛应用。电压空间矢量(SVPWM它是以三相波形整体生成效果为前提,以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的,一次生成三相调制波形,以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、 Ib、Ic、通过三相-二相变换,等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1,再通过按转子磁场定向旋转变换,等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、 It1(Im1相当于直流电动机的励磁电流;It1相当于与转矩成正比的电枢电流,然后模仿直流电动机的控制方法,求得直流电动机的控制量,经过相应的坐标反变换,实现对异步电动机的控制。直接转矩控制(DTC方式该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足,并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展。

变频器的简介

变频器的简介 ?简单的来说变频器就是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。它通过对电网进行回馈实现节能。我们都知道电机工作的工作方式有两种：电动和制动。在电机进行制动的时候，它相当于是一台发电机，变频器通过将电机制动状态下发出的电能回馈给电网进行利用而实现节能。虽然说单个一台电机进行能量的回馈对节能的贡献很小，但是在工厂中工作的电机往往数量很多，功率很大，这样，把这些电机制动转台的电能都收集起来回馈给电网再进行利用，就能够节约很多的能源变频器基础原理知识 ?1、什么是变频器？变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素、过流/过压/过载保护等功能。国内技术较领先的品牌有汇川、欧瑞(原烟台惠丰)、三晶、蓝海华腾。 2、PWM和PAM的不同点是什么？ PWM是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调值方式。 PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脉冲幅度调制) 缩写，是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度，以调节输出量值和波形的一种调制方式。 3、电压型与电流型有什么不同？变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容；电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。 4、为什么变频器的电压与频率成比例的改变？异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器。 5、电动机使用工频电源驱动时，电压下降则电流增加；对于变频器驱动，如果频率下降时电压也下降，那么电流是否增加？频率下降（低速）时,如果输出相同的功率,则电流增加,但在转矩一定的条件下,电流几乎不变。 6、采用变频器运转时，电机的起动电流、起动转矩怎样？采用变频器运转，随着电机的加速相应提高频率和电压，起动电流被限制在150[%]额定电流以下(根据机种不同，为125[%]~200[%])。用工频电源直接起动时，起动电流为额定电流6~7倍，因此，将产生机械电气上的冲击。采用变频器传动可以平滑地起动(起动时间变长)。起动电流为额定电流的1.2~1.5倍，起动转矩为70[%]~120[%]额定转矩；对于带有转矩自动增强功能的变频器，起动转矩为100[%]以上，可以带全负载起动。 7、V/f模式是什么意思？

罗宾康高压变频器介绍

我主要写的是应用场合及功能介绍罗宾康高压变频器介绍一、产品介绍 1、罗宾康系列变频调速系统特点 1.1高效率、无污染、高功率因数第宾康系列高压变频调速系统采用的是功率单元串联的高-高方案，采用了多绕组高压移相变压器，二次侧绕组中流过的电流，在变压器一次侧叠加时，形成非常逼近正弦波的电流波形。经过实际测试，50Hz运行时，网侧电流谐波<2 %，电机侧输岀电压谐波 <1.5 % （即使在40Hz时，仍然<2 % ），成套装置的效率>97 %，功率因数>0.96。完全满足了 IEEE519 —1992对电压、电流谐波含量的要求； *通过采用自主开发的专用PWM空制方法，比同类的其它方法可进一步降低输岀电压谐波1?2% 。1.2先进的故障单元旁路运行（专业核心技术） *为了提高系统的可靠性，整个变频调速系统中考虑了一定的输出电压裕量，并在各功率单元中增加了旁路电路。当某个功率单元岀现故障时，可以自动监测故障并启动旁路电路，使得该单元不再投入运行，同时程序会自动进行运算，调整算法，使得输出的三个线电压仍然完全对称，电机的运行不受任何影响； *以6kV高压变频调速系统为例，每相有6个单元时，预置好参数，当某一相中有2 个功率单元岀现故障时，故障单元将自动旁路，系统仍然可以满负荷运行；即使某一相中所有6个单元故障，全部被旁路，系统输岀容量仍可高达额定容量的57.7 %。这种控制方法处于国际先进，国内领先水平，将大大提高系统的可靠性。 .3高性能的控制技术 *罗宾康系列高压变频调速系统率先实现了简易矢量控制技术，可以实现恒转矩快速动态响应，并且具有加、减速自适应功能，即可根据运行工控参数的实际情况，自动调整加、减速时间，在不超过最大允许电流的情况下，快速达到设定频率或转速。同时，系统可以自动识别电机转速，用户可以不考虑电机目前的运行状态，电机不需要停止运行时，可直接实现电机的启动、加速、减速或停止操作； *罗宾康系列高压变频调速系统还可以实现反馈能量自动限制功能。 1.4高可靠性 *控制电源可实现外部220V供电和高压电源辅助供电双路电源自动切换，同时配置了UPS即使两路电源都岀现故障时，控制系统仍然可以工作足够长的时间，控制整个系统安全停机，发岀报警，并记录故障时的所有状态参数； *高压主电路与低压控制电路采用光纤传输，安全隔离，使得系统抗干扰能力强； ?当单元故障数目超过设定值，系统可自动切换到工频运行（自动旁路柜）； ?移相变压器有完善的温度监控功能；

变频器使用简介-正式

NOVELLA公司变频器使用简介如Fig. 1中所示，这是一个上变频器的后面板视图，图1. 变频器后面板视图 EXE REF INPUT：参考频率输入 INT REF ADJUST：内部参考调节 INT REF OUTPUT：内部参考输出 IF INPUT：中频输出 INTERFACE：设备状态监视口 RF OUTPUT：射频输出 REMOTE：有线遥控口 Fig. 2是其前面板视图，在这里对相关参数进行设置。EDIT为4个编辑键，方便起见用1，2，3，4表示。打开电源开关连接好之后，就可以对变频器进行设置。EDIT键中的3，4用来进行菜单选择，1，2键则用来进行菜单设置，菜单项显示在下图中的LCD中。为了改变某参数的值，首先使用3，4键选定菜单，再通过1，2键进行参数值的增减，一旦需要的参数值设定好之后，按下ENTER 回车即可使设置生效。同时按下ESC和ENTER则使变频器静音无任何输出。深圳航宇测控 https://www.wendangku.net/doc/147818749.html,

图 2 变频器前面板视图菜单明细如下：菜单的说明：衰减输出频率显示设置通讯设置选项预设相关信息当前频率亮度调节本地控制设置12V直流供电存盘否上变频器增益衰减设置对比度控制串口控制频谱翻转设置显示设置模式增益衰减步进设置波特率设置10MHz时钟软件版本号深圳航宇测控 https://www.wendangku.net/doc/147818749.html,

（大中小三种选择）串口地址序列号公司电话关于实现串口RS232远控编程说明给变频器发送串口指令的时候，指令格式如下： Header + Device address + Command/error code + Parameters + Trailer + Checksum 上述指令转换成ASCII字符形式如下： Header：{ Device address:一般可设置为A或B或C Command/error code：发送时各个命令参数详见文档，如改变频率值为这个值为F。发送正确命令之后，变频器在此处会有返回值Parameters：如果发送的指令包含数值，如增益或频率等的预置量，在此处设置 Trailer：} Checksum：前述五个（有的时候没有parameter，就是四个）ASCII字符的校验和，具体计算方式如下：将每个ASCII字符转化为10进制，每个数值减去32，再相加各个数值，再与95相除得到余数，余数加上32，最后将这个值转换为ASCII值就是Checksum。计算指令校验和，通过下面几个例子可以清楚说明（在U492型号上成功实现）：注：下面转换为10进制 1.使变频器无输出（静音）：指令为：{AM}h 注：此处变频器地址为A，以下同。 ‘{‘=7B H=123 ‘A’=41H=65 ‘M’=4D H=77 深圳航宇测控 https://www.wendangku.net/doc/147818749.html,

高压变频器市场情况分析报告

高压变频器市场情况分析报告一、高压变频器产品市场概述高压变频器技术的发展历史较短。在中国，90年代后期高压变频器才开始在电力、冶金等少数行业得到应用，由于产品和技术都由国外厂商垄断，价格高昂，而且进口产品对我国电力运行环境的适应性较差，行业发展缓慢。2000年以后，国内企业的高压变频器技术和生产制造工艺得到了大幅提高，产品运行的稳定性和可靠性显著提升，产品生产成本也大幅下降，高压变频器行业开始进入快速发展时期，行业应用领域被大幅拓宽。高压变频器总体竞争形势而言，目前仍然是国外品牌垄断高端市场，主要由西门子、ABB、日本三菱垄断，包括炼钢高炉等场合应用的超大功率（8000KW 以上）变频器，轧钢机、机车牵引等应用的特种变频器等，而中小容量产品的低端产品则是国产品牌占据优势。虽然国内品牌在高端市场的影响力及技术水平方面与国外品牌有一定差距，但以利德华福、合康变频为代表的领先品牌已不再满足于产品应用局限于中低端市场的情况，开始向大功率、超大功率等高端应用市场的进军。例如在2008 年11 月份，广州智光电气公司推出的7 000kV A级超大功率高压变频调速系统，将打破高压大功率变频调速系统长期被国外品牌“一统天下”的格局。该设备已通过国家电控配电设备质量监督检验中心检验，这意味着我国高压变频器市场将告别被外国品牌垄断的时代。且随着国内厂家的技术进步和质量稳定性的提升，加上服务和价格方面的优势，预计未来几年高端产品被国外厂家垄断的市场局面将有所改观。国外高压变频器的技术开发起步早，目前各大品牌的变频器生产商，均形成了系列化的产品，其控制系统也已实现全数字化。几乎所有的产品均具有矢量控制功能，完善的工艺水平也是国外品牌的一大特点。目前，在发达国家，只要有电机的场合，就会同时有变频器的存在。二、中国高压变频器预计市场规模根据中国电机系统节能项目组在所著的“中国电机系统能源效率与市场潜力分析”中对于1999年中国分行业用电量与电动机装机容量和耗电量的详细调查分析，中国用电设备的总容量为3.73亿kW，其耗电量为9800亿kW时，占当年全国总用电量的81%；其中由电动机拖动的设备总容量为1.83亿kW，其耗电

利德华福高压变频器

利德华福高压变频器 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998

利德华福高压变频器应用范围近年来，我国年工业生产总值不断提高，但是能耗比却居高不下，高能耗比已成为制约我国经济发展的瓶颈，为此国家投入大量资金支持节能降耗项目，其中高压变频调速技术已越来越广泛的应用在各行各业，它不仅可以改善工艺，延长设备使用寿命，提高工作效率等，最重要的是它可以“节能降耗”，这一点已被广大用户所认可，且深受关注。从1998年开始，利德华福人通过一年开发，一年开局试验，一年市场考验，其研发制作的HARSVERT-A系列高压变频调速系统，完全具有自主知识产权，适合国内电网特性，符合国内用户使用习惯。该系列高压变频调速系统自2000年投入国内市场后，在市政供水、电力、冶金、石油、石化、水泥、煤炭等行业陆续投入运行。由于安装便捷、操作简单、运行稳定、安全可靠、维护方便，并在节能、节电、省人、省力、自动控制、远程监控等方面效果显着，以及优异的产品性价比和周到的服务，受到用户的广泛欢迎。火力发电：引风机、送风机、吸尘风机、压缩机、排污泵、锅炉给水泵等冶金：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、电潜泵、卤水泵、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、生料碾磨机、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、介质泵等其他：风洞试验等系统原理 HARSVERT-A系列高压变频调速系统采用单元串联多电平技术，属高-高电压源型变频器，直接3、6、10KV输入，直接3、6、10KV高压输出。变频器主要由移相变压器、功率模块和控制器组成。系统结构功率模块结构功率模块为基本的交-直-交单相逆变电路，整流侧为二极管三相全桥，通过对IGBT 逆变桥进行正弦PWM控制，可得到单相交流 [功率单元电路结构] 输出。每个功率模块结构及电气性能上完全一致，可以互换。（备件种类单一）输入侧结构输入侧由移相变压器给每个功率模块供电，移相变压器的副边绕组分为三组，根据电压等级和模块串联级数，一般由24、30、42、48脉冲系列等构成多

高压变频器方案

一、概述高压变频器调速系统是将变频调速技术应用于大功率高压电机调速的一种电力换流装置，是国家大型设备节能技术改造及建设推广项目，应用范围广泛，应用高压变频调速器能大幅度降低电机的电耗，其节能效果一般在30%以上，具有明显的节能与环保效益，对提高企业的能源利用率，延长设备的使用寿命，减少设备运行费用与设备维护费用，确保用户的用电质量与用电可靠性，能起到极大的促进作用。在社会积极倡导各行业节能、减排的今天，甲方同时也做出积极地响应。甲方对现场控制对象（高惯量风机）提出的高性能控制装置高压变频器无疑就是其中的一例。根据现场使用情况、工艺要求，利用选用优良的大功率、高电压变频控制装置，不但可以调节电机的转速、转矩充分发挥其电气机械特性，而且可以更大程度上为钢厂、社会节能同时能够获得的更大的经济效益。本系统方案就是给现场高惯量风机选择一款综合性能较好的高压变频器。二、被控设备基本参数、工作环境、电网情况 1、风机：型号：Y5-2*48N026.5F 流量：700000m3/h 转速：965r/min 转动惯量：23000kg/m3 2、驱动电机：型号：YBPK710-6 额定功率：2240KW 额定电压：6KV 额定电流：261A 变频运行：电动机Y型接法效率：96.0% 功率因素：0.86 绝缘等级：F 3、设备现场环境情况：温度：0-40℃湿度：≤95%，不凝露 4、10KV电网情况额定电压：10KV 正常电压波动范围：+/-10% 额定频率：50HZ 频率变化范围：+/-10% 三、高压变频器控制方案及选择交流变频调速技术是现代化电气传动的主要发展方向之一，它不仅调速性能优越，而且节能效果良好。实践证明，驱动风机、水泵的大、中型笼型感应电动机，采用交流变频调速技术，节能效果显著，控制水平也大为提高。目前，变频调速技术已广泛应用于低压（380V）电动机，但在中压（3000V以上）电动机上却一直没有得到广泛应用，造成这种情况的主要原因是目前在低压变频器中广泛应用的功率电子器件均为电压型器件，耐压值基本都在1200-1800V，研制高压变频器难度较大，为了攻克这一技术难题，国内外许多科研机构及大公司都倾注大量人力物力进行研究，工业发达国家高压变频器技术已趋于成熟，国外几家著名电器公司都有高压大容量变频器产品，典型的如美国A-B（罗克韦尔自动化公司所属品牌）、欧洲的西门子公司、ABB 公司等。这些公司产品的电压一般为3-10kv，容量从250-4000kw，所采用的控制方式、变流方式及其他方面的关键技术也有很大差别。 A-B 从1990 年研制成功并开始投入商业运行的变频器主要采CSI-PWM技术，即电流源逆变-脉宽调制型变频器，采用电流开关器件，无需升降压变压器即可以直接输出6KV 电压，分强制风冷和水冷型，功率从300 到18000 马力，至今已经应用于多个行业上千台应用记录。是最有影响力，最为广泛接受的中压变频技术。美国罗宾康公司采用大量低压电压型开关器件，配合特殊设计的多脉冲多次级抽头输出隔离整流变压器，同样能够实现输出端直接6 千伏输出，由于是大量低压元件串接，故被称之为多极化电压性解决方案。西门子公司和ABB 公司分别采用中压IGBT 和IGCT 器件，是典型的电压型变频器。器件耐压等级为4160/3300V，直接输出电压最高达3300V。所以国内也有将此种方案称为高中方案，对应的将6KV-6KV（如A-B 方案）称为高高方案。中压变频器的发展和广泛应用是最近十几年的事情，相比之下低压变频器的应用却已经有超过二十年的时间。在中压变频器大面积推广应用之前，也出现了另外一种方案。即采用升降压变压器的“高-低-高”式变频器，

高压变频器工作原理

高压变频器工作原理摘要：近几年来乌鲁木齐市经济快速发展，城市化进程加快，居民住房面积不断增长，随之而来的是供热面积的不断增加。我单位作为本市主要的供暖企业之一，面对不断增长的供热面积，也在不断进行技术改造，提升自身供热能力。现就对我单位高压循环泵电机使用的高压变频器的工作原理做一介绍。关键词：移相变压器；功率单元；控制器 1.概述高压变频调速系统，主要应用于风机、泵类等通过调速控制大量节能的场合。具有：（1）高可靠性：采用高—高电压源型变频调速系统，直接高压输入，直接高压输出，无需输出变压器。（2）高质量的功率输入、输出：输入功率因数高，输入谐波少，无需功率因数补偿/谐波抑制装置。（3）完善、简易的功能参数设定：完整的通用参数设定功能（频率给定、运行方式设定、控制方式、自动调度等）。 2.工作原理高压变频器是一种串联叠加性高压变频器，即采用多台单相三电平逆变器串联连接，输出可变频变压的高压交流电。按照电机学的基本原理，电机的转速满足如下的关系式：n=（1一s）60f/p=n。×（1一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n。正比于电机的运行频率（n。=60f/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n。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。变频器本身由变压器柜、功率柜、控制柜三部分组成。三相高压电经高压开关柜进入，经输入降压、移相给功率单元柜内的功率单元供电，功率单元分为三组，一组为一相，每相的功率单元的输出首尾相串。主控制柜中的控制单元通过光纤对功率柜中的每一功率单元进行整流、逆变控制与检测，这样根据实际需要通过操作界面进行频率的给定，控制单元把控制信息发送到功率单元进行相应的整流、逆变调整，输出满足负荷需求的电压等级。 3.构成

变频器主回路结构图及故障经验

下面先来说说变频器硬件故障如何判断技术人员凭借数字式万用表根据上图可简单判断主回路器件是否损坏。（主要是整流桥，IGBT，IPM）为了人身安全，必须确保机器断电，并拆除输入电源线R 、S、T和输出线U、V、W后放可操作！首先把万用表打到?二级管?档，然后通过万用表的红色表笔和黑色表笔按以下步骤检测： 1、黑色表笔接触直流母线的负极P(+),红色表笔依次接触R、S、T，记录万用表上的显示值；然后再把

红色表笔接触N(-)，黑色表笔依次接触R、S、T，记录万用表的显示值；六次显示值如果基本平衡，则表明变频器二极管整流或软启电阻无问题，反之相应位臵的整流模块或软启电阻损坏，现象：无显示。 2、红色表笔接触直流母线的负极P(+),黑色表笔依次接触U、V、W，记录万用表上的显示值；然后再把黑色表笔接触N(-)，红色表笔依次接触U、V、W，记录万用表的显示值；六次显示值如果基本平衡，则表明变频器IGBT逆变模块无问题，反之相应位臵的IGBT逆变模块损坏，现象：无输出或报故障。故障经验一。变频器老是跳硬件保护?OCU1?故障，赶到现场后我静态测试机器无问题，主线路、控制线路也完好。我用万用表量零线和地线是通的，问电工才知道他们工厂的零地是共用的。一般变频器接地时，如果该工厂零线与地线是共用的话，最好另处取地线，把地线取下后故障解除。故障分析：因为该厂的零线与地线是共用的，变频器接地线也等于接了零线，零线一般会传播干扰信号。而我们的变频器报?OCU1?故障有如下几种情况：1。变频器三相输出侧有短路现象；2。逆变模块损坏；3。外部干扰信号进入变频器。由于第一与第二种原因正常排除，就只有第三种外部干扰信号，干扰信号是从地线进入的，所以把地线拆除，就切断了干扰源。这时运行变频器恢复正常。二。调试一台锅炉引风机55KW的是?OCU1?，通常我们这种?OCU1?故障是：外部干扰，三相输出有短路现象，机器内部故障问题。原因是机器一启动到运行到10HZ左右就报，（变频器是用的自由停车，风机惯性也比较大）用户要经常启停变频器。这说明机器问题不太，是干扰问题，（因为电机线放了几十M长，而且控制线和主电源线是混合在一起的）停下变频器半个小时后，观查引风机还在自转。我就把变频器参数变为?先制动，再启动?（F0-011=1 当然还有一些参数要改，大家可以进我们网站下载技术手册。）然后再启动变频器，故障还有是没有解除，用了几种方案后，最后我们把启动频率提高到3HZ（F0-012=3）问题就解决了。真是什么问题都有呀！三，上位机控制，上位机给启动指令时能启动，但给停止指令时就不能停机。具体如下，40台11-22KW的风机节能改造，每台变频器都用一个上位机DDC模块控制（加拿大生产）。上位机主要是监测变频器的故障报警、过滤网报警、频率、启停、温度等。其它都正常，就是启停时有麻烦。后来到现场检测，故障真是这样，然后查看上位机DDC模块的说明书，最后发现是DDC 模块的干接点不接受直流24V，只接受交流24V或者是无源信号都行，所以才会出现上面这种现象。后来加一个继电器就解决了。四。也是一台变频器与上位机联机控制的变频器，故障是上位机给运行信号，变频器不接收，其它都正常，而变频器本身就能运行起来，只要一联上位机就不行。我要用户技术员，把控制线路再好好的检查一下，那技术员硬说很好，检查了好几篇都发现什么问题。要求我们公司派技术支持. 后来我们技术员赶到现场处理，检查控制线路,就发现一条控制线与另外一条控制线调换了。难怪不接收指令.其实只有有耐心,什么问题都能查出来. 干扰问题: 1、PLC给信号到变频器时,经常出不必要的故障,比如给假信息,或者变频器不接收信息. 由于客户比较急,也找不到好的处理方法.也没有专业的技术员.只好要求我们技术员赶到现场处理,我们检测了变频器,PLC,电源,设备均正常.初步认定是干扰引起.在PLC的电源模块及输入/输出的电源线上接入滤波器,问题还是得不到明显的改善,后来把变频器和PLC的电源线,控制线分开走线,这时故障才解除.. 2、,由三台变频器组成的调速系统(装在同一个变频柜里),出现如下情况:用外接的电位器调频率时,发现异常,变频器转速产生波动.频率波动也比较大.然后就会报故障. 我们到现场后检查了也是查外围电源,负载,电位器,控制线路都正常.后上电运行变频器,在调试变频器时,当一台单独运行时,工作正常不报故障,当三台同时运行时就会出现异常.这就是干扰引起啊! 对策：将三台变频器移出变频柜,分别装在一个单独的变频柜里,电位器也分开,然后改用屏蔽线。最后干扰清除,三台都能同时运行. 3、多段速运行。（3。7KW）变频器单独运行印刷机很正常，当与印刷机的送纸机同步运行时，报软件过流故障。代理商技术员调了一天，没有调好，就认定是我们的机器有问题，不能用要退货。后来到现场维护处理，检测了线路，变频器都无问题。看了一下设备，印刷机里有两台电机，一台主电机，（就是改造的3。7KW的），还有一台是给送纸机用的，起上下降作用。变频器单独运行印刷机正常，就是与送纸机同

高压变频器介绍

1、引言随着电气传动技术的发展，尤其是变频调速技术的发展，作为大容量传动的高压变频调速技术也得到了广泛的应用。高压电机利用高压变频器可以实现无级调速，满足生产工艺过程对电机调速控制的要求，以提高产品的产量和质量，又可大幅度节约能源，降低生产成本。近年来，各种高压变频器不断出现，高压变频器到目前为止还没有像低压变频器那样近乎统一的拓扑结构。根据高电压组成方式可分为直接高压型和高低高型；根据有无中间直流环节可以分为交-交变频器和交-直-交变频器；在交直交变频器中，按中间直流滤波环节的不同，可分为电压源型和电流源型。直接高压交-直-交变频器直接输出高压，无需输出变压，效率高，输出频率不受限制，应用较为广泛。评价高压变频器的指标主要有成本、可靠性、对电网的谐波污染、输入功率因数、输出谐波、dvdt、共模电压、系统效率、能否四象限运行等。本文主要从使用高压变频器后对电网的谐波污染、功率因数等方面讨论高压变频器对电网的影响，并从高压变频器的输出谐波、dvdt、共模电压等方面讨论高压变频器对电机的影响。变频器对电网的影响主要取决于变频器整流电路的结构和特性。高压变频器输出对电机的影响主要取决于逆变电路的结构和特性。美国的NEMA标准中对电机谐波发热、dvdt等方面的相应规定，具体规定是在MGI-1993的第30节。 2、高压变频器对电网的谐波污染近年来，高压变频器的应用越来越广泛，由于高压变频器相对来说容量较大，占整个电网容量的比重较为显著，所以高压变频器对电网的谐波污染问题已经不容忽视。许多场合由于采用了输入谐波电流较高的变频器，产生了严重的谐波污染问题。从本质上而言，任何高压变频器或多或少会产生输入谐波电流，只是程度不同而已。解决谐波污染的办法有二种一是采取谐波滤波器，对高压变频器产生的谐波进行治理，以达到供电部门的要求，也即通常所说的“先污染，后治理”的办法；二是采用产生谐波电流小的变频器，变频器本身基本上不对电网造成谐波污染，即所谓的“绿色”电力电子产品，从本质上解决谐波污染问题。国际上对电网谐波污染控制的标准中，应用较为普遍的是IEEE519-1992，我国也有相应的谐波控制标准。图1示出了一种常见的6脉冲晶闸管整流电路结构，主要用于各种电流源型变频器。这种整流电路结构简单，但是输入电流中含有很高的谐波分量，输入电流的5次谐波可达20％，7次谐波可达12％(图2)。由于晶闸管的快速换相会产生一定的高次谐波，可达35次以上，高次谐波会对通信线路产生一定的干扰。这种整流电路总的谐波电流失真约为30％，由于输入谐波较高，一般要设置输入谐波滤波器，滤波器的设计与电网参数和负载工况都有关系，一旦参数和工况发生变化，滤波器又得重新调整，十分不便，且影响滤波效果。但此方案较为经济，一般适用于变频器占电网负荷较小比例下安装。图1 6脉冲晶闸管整流电路图2 晶闸管整流电路的输入谐波电流

高压变频器

MAXF高压变频调速装置原理 2.1主线路结构原理 MAXF高压变频调速装置的主线路由移相整流变压器和逆变功率单元组成。电路结构图如下：移相变压器为一次多绕组的三相变压器，次级绕组之间相互绝缘，每一组次级绕组分别给相应的功率单元供电。移相整流变压器的次级绕组分为三个大绕组，对应功率单元的三相，每一大组内的绕组之间采用延边三角形接法，实现多重化，降低输入电流谐波，每相8组，共24组，相应的共有24个功率单元。移相整流变压器每组次级绕组的输出电压均为690。功率单元为一三相输入单相输出的交-直-交PWM电压源型逆变器，每相相临功率功率单元的输出端串联，串联后的输出按Y形接法输出，实现变压变频的高压直接输出，供给高压电动机。以6KV的系统为例，每相由5个单元串联组成，额定输出相电压3460V，线电压6000V，但只输出1/5的相电压和1/15的功率。变频装置输出采用多电平移相式PWM技术，输出电压非常接近正，功率单元和串联后的输出波形如下图。输出电压每个电平台阶只有单元直流母线电压的大小，所以小，从输出电压电平数上看，6KV变频器相电压为6电平，线电压为11电平，这有利于改善输出波形，降低输出谐波，由谐波引起的电动机发热、噪音和转距脉动都大大降低，所以变频器对电动机没有特殊要求，可直接用于普通异步电动机。

与采取高压器件直接的变频器相比，由于不是采用传统的器件串联方式来实现高压输出，而是采用整个功率单元串联，器件承受的最高电压为单元内直流母线的电压，可直接使用低压功率器件，器件不必串联，不存在器件串联引起的均压问题。功率单元采用IGBT功率模块，驱动电路简单，技术成熟可靠。另外，功率单元采用模块化结构，同一变压器内所有的功率单元可以互换，维修也非常方便。采用单元串联结构以后，整个装置的等效开关频率是单个单元的5倍，而单元的开关频率可以做的更高，从这个角度出发输出的电压的高次谐波含量也相当低。 2.2功率单元的原理每一套MAXF变频调速装置中的每一个逆变功率单元除了地址以外都是完全一样的。 MAXF高压变频器调速装置功率单元输入三相交流电压为690V左右，输入侧设三相熔丝，然后经三相桥式整流，每个单元有大容量的电力电容滤波，构成电压源型变频装置单元主回路原理图如下：单元自带微处理器，有多路PWM产生功能，正悬调制波由单元自行产生，由主控统一同步和指挥。单元内部控制部分的供电取自单元的三相输入电压，单元与主控的唯一联络通道是光线，主控通过光纤向单元发送指令和同步信号，单元通过光纤向主控返回单元的测量数据及状态。

变频器主回路维修技巧

变频器主回路维修技巧变频器维修者必须树立这样的观念：逆变模块与驱动电路在故障上有极强的连带性。当模块炸裂损坏后，驱动电路势必受到冲击而损坏；模块的损坏也可能正是因驱动电路的故障而造成。因而无论表现为驱动电路或是逆变输出电路的故障，必须将逆变输出电路与驱动电路一同彻底检查。对主电路上电试机，须在确定驱动电路正常——能正常输出六路激励脉冲的前提下进行。检查驱动电路正常后，将损坏逆变模块换新，才可以上电试机。整机装配后的上电试机，是一个必须慎重从事的事件。必须采取相应的措施，保证异常情况出现时，新换IGBT模块不至于损坏。试机时，变频器启动瞬间是最“要命的一个时刻”，无一点防护措施下的匆忙上电，会使新换上的价值昂贵的模块损坏于刹那间。以前所付出的检修的努力不仅白废了，而且造成了更大的损失，有可能使故障范围扩大了。有的维修人员炸过几次模块，便对变频器维修望而却步了。采取相应的上电试机措施，能基本上杜绝上电试机逆变模块损坏的发生，只要细心一点的话基本没有问题。方法一：将逆变模块的供电断开，其实电路中为连接铜排，拆去一段连接铜排，即将三相逆变电路的正供电端断开。注意：断开点必须在储能电容之后！假定在KM之前断开，储能电容上的储存电量，会在逆变电路故障发生时，释放足够的能量将逆变模块炸毁！连接简图如下：图1变频器逆变回路的上电检修电路接线一图在断开处串入两只25W交流220V灯泡，因变频器直流电压约为530V左右，一只灯泡的耐压不足（故障情况下），须两只串联以满足耐压要求。即使逆变电路有短路故障存在，因灯泡的降压限流作用，将逆变电路的供给电流限于100mA以内，逆变模块不会再有损坏的危险。变频器空载，U、V、W端子不接任何负载。先切断驱动电路的模块OC信号输出回路，

变频器电路原理详解经典

要想做好变频器维修，当然了解变频器基础知识是相当重要的，也是迫不及待的。下面我们就来分享一下变频器维修基础知识。大家看完后，如果有不正确地方，望您指正，如果觉得还行支持一下，给我一些鼓动！变频器维修入门--电路分析图对于变频器修理，仅了解以上基本电路还远远不够的，还须深刻了解以下主要电路。主回路主要由整流电路、限流电路、滤波电路、制动电路、逆变电路和检测取样电路部分组成。图2.1是它的结构图。 1）驱动电路驱动电路是将主控电路中CPU产生的六个PWM信号，经光电隔离和放大后，作为逆变电路的换流器件（逆变模块）提供驱动信号。对驱动电路的各种要求，因换流器件的不同而异。同时，一些开发商开发了许多适宜各种换流器件的专用驱动模块。有些品牌、型号的变频器直接采用专用驱动模块。但是，大部分的变频器采用驱动电路。从修理的角度考虑，这里介绍较典型的驱动电路。图2.2是较常见的驱动电路（驱动电路电源见图2.3）。

广州科沃—工控维修的120 https://www.wendangku.net/doc/147818749.html, 驱动电路由隔离放大电路、驱动放大电路和驱动电路电源组成。三个上桥臂驱动电路是三个独立驱动电源电路，三个下桥臂驱动电路是一个公共的驱动电源电路。 2）保护电路广州科沃—电梯维修的120 https://www.wendangku.net/doc/147818749.html, 当变频器出现异常时，为了使变频器因异常造成的损失减少到最小，甚至减少到零。每个品牌的变频器都很重视保护功能，都设法增加保护功能，提高保护功能的有效性。在变频器保护功能的领域，厂商可谓使尽解数，作好文章。这样，也就形成了变频器保护电路的多样性和复杂性。有常规的检测保护电路，软件综合保护功能。有些变频器的驱动电路模块、智能功率模块、整流逆变组合模块等，内部都具有保护功能。图2.4所示的电路是较典型的过流检测保护电路。由电流取样、信号隔离放大、信号放大输出三部分组成。

罗宾康高压变频器介绍

我主要写的是应用场合及功能介绍罗宾康高压变频器介绍一、产品介绍 1、罗宾康系列变频调速系统特点高效率、无污染、高功率因数罗宾康系列高压变频调速系统采用的是功率单元串联的高-高方案，采用了多绕组高压移相变压器，二次侧绕组中流过的电流，在变压器一次侧叠加时，形成非常逼近正弦波的电流波形。经过实际测试，50Hz运行时，网侧电流谐波 <2％，电机侧输出电压谐波<％(即使在40Hz时，仍然<2％)，成套装置的效率>97％，功率因数>。完全满足了IEEE519－1992对电压、电流谐波含量的要求；通过采用自主开发的专用PWM控制方法，比同类的其它方法可进一步降低输出电压谐波1～2％。先进的故障单元旁路运行（专业核心技术）为了提高系统的可靠性，整个变频调速系统中考虑了一定的输出电压裕量，并在各功率单元中增加了旁路电路。当某个功率单元出现故障时，可以自动监测故障并启动旁路电路，使得该单元不再投入运行，同时程序会自动进行运算，调整算法，使得输出的三个线电压仍然完全对称，电机的运行不受任何影响；以6kV高压变频调速系统为例，每相有6个单元时，预置好参数，当某一相中有2个功率单元出现故障时，故障单元将自动旁路，系统仍然可以满负荷运行；即使某一相中所有6个单元故障，全部被旁路，系统输出容量仍可

高达额定容量的％。这种控制方法处于国际先进，国内领先水平，将大大提高系统的可靠性。 .3高性能的控制技术罗宾康系列高压变频调速系统率先实现了简易矢量控制技术，可以实现恒转矩快速动态响应，并且具有加、减速自适应功能，即可根据运行工控参数的实际情况，自动调整加、减速时间，在不超过最大允许电流的情况下，快速达到设定频率或转速。同时，系统可以自动识别电机转速，用户可以不考虑电机目前的运行状态，电机不需要停止运行时，可直接实现电机的启动、加速、减速或停止操作；罗宾康系列高压变频调速系统还可以实现反馈能量自动限制功能。高可靠性控制电源可实现外部220V供电和高压电源辅助供电双路电源自动切换，同时配置了UPS，即使两路电源都出现故障时，控制系统仍然可以工作足够长的时间，控制整个系统安全停机，发出报警，并记录故障时的所有状态参数；高压主电路与低压控制电路采用光纤传输，安全隔离，使得系统抗干扰能力强；当单元故障数目超过设定值，系统可自动切换到工频运行(自动旁路柜)；移相变压器有完善的温度监控功能；独特的功率柜风道设计，主要发热元件都靠近或处于风道中，散热效果好，保证了系统承受过载的能力；

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