防爆变频器使用说明书.doc

使 用 说 明 书 BPB-222/192X蓄电池电机车用隔爆型变频器安装、使用产品前请仔细阅读该项使用说明书 目录一、 用途 -2二、 产品型号、名称和标志-2三、 使用环境条件-2四、 主要技术参数-2五、 基本结构-3六、 电路及工作原理-4七、 安装及使用 -4八、 维护及注意事项-4九、 产品的成套性 -9十、 产品的运输及保管-9十一、 质量保证-9十二、 环境保护要求-9十三、 订货须知-9十四、 司控操作说明 -9 BPB 222/192x隔爆型变频器1. 用途变频器用于蓄电池式工矿电机车，作变频调速控制用，完成机车起动、加、减速、制动等调速控制功能。产品执行标准：GB 3836.1-2000 爆炸性气体环境用防爆电气设备 第一部分 通用要求 GB 3836.2-2000 爆炸性气体环境用防爆电气设备 第二部分 隔爆型 “d” 2. 产品型号、名称和标志变频器的型号B P B / 额定输入电压（V） 额定输出功率（KW） 变频器 隔爆型牵引用产品类型：矿用隔爆型， 标志 “ExdI”3. 使用环境条件变频器在下列环境条件下应能正常工作：a) 海拔高度不超过1000m (当运行地点的海拔高度大于1000m时，其负载能力应按GB/T3859.21993 附录B 的曲线修正）；b) 周围环境温度不超过+40， 24h 内的平均温度不超过+35，最低环境温度不低于20 ；在不工作期间（包括运输和贮存）最低环境温度不低于-40；c) 周围空气最大相对湿度不大于90%（相当于空气25时）；d) 在具有瓦斯或煤尘爆炸性气体混合物的煤矿井下；e) 在无腐蚀金属和破坏绝缘的气体及蒸汽的环境中；f) 无剧烈震动和冲击，垂直倾斜度不超过5 的固定场所；g) 有防雨、防雪、防溅等措施的场所。4主要技术参数4.1 变频器的主要技术参数见表1 4.2 变频器输出的额定频率稳定精度为5% ； 4.3 冷却方式：空气自冷； 4.4 总重： 90 Kg 表1参数名称计量单位技术参数备注变频器功率KW222适配电机功率KW222额定输入直流电压VDC192输出频率范围Hz160输出电压范围VAC0136交流三相5. 基本结构变频器是一个竖直的长方形隔爆箱体，变频器的右上侧有一个安装进出线的隔爆箱体。长方形隔爆箱体的主腔上部安装有控制器，其下部安装逆变电源，在上面板与控制器底板之间，装有两根轴，左侧为调速主轴，右侧为方向轴。两轴上分别装有凸轮，工作时每个凸轮分别对应各自的接近开关。主轴上端固定有调速主手轮，操作主手轮使主轴变换为无级调速。而方向轴上端固定有方向手柄，操作方向手柄可实现向前、零位、向后三档转换。在控制器底板上安装有互锁装置、磁敏传感器。磁敏传感器转子与主轴固定。调速手轮及方向手柄上固定有指针，指针分别指向各自当前所在档位，。接近开关采用FA12-4PA型，工作时感应接近开关靠近凸轮，输出开关信号， 4个接近开关工作在不同的开关状态，从而实现前进、后退、牵引、制动、复位的信号给定，其中牵引、制动信号是一个接近开关输出。磁敏传感器工作时，随档位增加磁敏传感器跟随输出05线性上升电压。6. 电路及工作原理打开变频器电源开关，所有低压控制回路进入待命状态。打开工作开关后，蓄电池箱的电压经过充电接触器进入逆变器并给滤波电容充电，当充电完毕后逆变器控制主接触器吸合。经过主接触器的高压进入逆变器后，微机控制器TMS320LF2407A 根据司机控台输出的信号，控制IGBT逆变成变频变压（VVVF）三相交流电压，输出给三相异步电动机。本系统为无触点控制，通过控制器实现机车向前、向后、起动、牵引、电制动等工况。微机控制器TMS320LF2407A，当接到控制器指令时，就通过软件控制产生三相PWM信号，经IGBT驱动板驱动IGBT，产生三相交流电压驱动交流电机，TMS320LF2407A通过霍尔传感器，检测电机电流。通过电流矢量变换，进行动态磁通控制和力矩电流闭环调节，产生电压空间矢量PWM信号，实现电机牵引，制动，同时通过软件方式实现电机反向运行，从而实现电机无触点控制。当保护电路检测到电机过流时，立刻封锁PWM控制信号，几个微秒就可关闭所有IGBT，无三相交流电压输出，实现系统保护。7. 安装及使用7.1 使用前请务必详细阅读使用说明书，并按其要求的操作规程进行操作。7.2 检查确认变频器的型号规格和所配用的蓄电池式电机车的配置相吻合。7.3 变频器运到现场后，应先检查外观是否有异常现象，然后打开前盖和进出线接线盒盖，检查各紧固件是否有因运输等原因造成的松动等异常现象，若有异常现象应及时进行排除。7.4 检查各隔爆面有无损坏，若有损坏应进行更换，检查各隔爆面涂抹的2041防锈油应均匀以达到防锈的目的。7.5 经检查确认无误后，将盖板用扭力矩板手把所有紧固件均衡固紧。8. .维护及注意事项8.1 逆变器 可以将整个逆变器看成一个个的模块组成，了解各个模块的性能、特点以及各个模块在整个系统中起到的作用。a) 三相电压型逆变器主电路：它由IGBT、吸收电容、电解电容、正负母排组成。IGBT是整个电路最基础的部分，从附图五上可以看出一个桥臂由上下两桥构成，分别用来产生交流电压的正半周和负半周。控制信号从 “PWM信号隔离及驱动电路”输入。将从蓄电池箱进来的直流电压，逆变为变频变压的三相交流电，输出给三相交流电动机。如果IGBT损坏，会造成电机缺相，或驱动模块保护，当驱动模块保护后可以在模块上看到有发光二极管点亮。b) PWM信号隔离及驱动电路：由驱动模块构成。驱动模块上端为信号输出端，到IGBT模块，下端为信号输入端。以A 相驱动为例从输入端起，将各接入端口功能作介绍：+15V、GND：驱动模块工作电源。V11、V12：PWM信号的输入端，其中V11是IGBT上桥臂信号输入端，V12为下桥臂信号输入端。在正常时可用示波器在这两个引脚上测得矩形波。GND：此GND为V11、V12的公共信号电源回路。A-4、A-5：信号输出回路。A-3：保护输入，如在IGBT短路的情况，在“3”处电压将上升，驱动模块检测到上升电压，驱动模块关断输出。A-6、A-7、A-1是IGBT的下桥信号供给端，下桥功能与上桥相同。c) 从上图可知，信号从DSP微机板输出到驱动模块，经驱动模块将信号隔离、放大，驱动IGBT工作.d) 电源模块：在司控台打开电源开关时，+24V通过二次线输入至电源板。电源板上有两块电源模块，共输出15V、+5V、+15V三种电压，其中15V、+5V为DSP微机板提供电源，+15V为驱动模块和电流传感器提供电源。e) 电流传感器：检测IGBT逆变输出的三相电流并反馈到DSP微机板。它反应的是输出电流实时数据，它关系到系统设定的各种电流保护参数：硬件保护值；软件保护值。如果电流传感器损坏将导致系统无法正常工作，损坏的现象有：操作人员开机后，一旦扳动方向手柄，故障指示灯常亮不熄、机车不能行驶，但由于它的工作电压低，一般不会损坏。f) 速度传感器：监控机车行驶速度，并将机车行驶速度反馈给DSP微机板。在内部程序将速度信号做为很重要的计算数据，所以如果速度传感器损坏，机车将不能加速或是一加速就出现保护的现象。在行驶时用万用表可在GND与SP1+或SP2+上测得有6V左右电压，在检测时电压会有跳动，是属正常。用示波器可在以上两点测得6V的矩形波。g) 电压传感器：监控输入到微机内部的电压，输入给DSP微机板。为机车提供过压欠压保护的参考电 压和和斩波制动的参考电压。如果损坏主接触器将不能吸合。因为当充电电路向逆变器充电时，必需依靠电压传感器输出的电压才能判断是否已达到主接触器吸合的电压。若没有达到主接触器吸合的电压则机车是不能行驶的。h) DSP微机板：从上图可以看出，DSP微机板是整个系统的核心。所有信号在此集中。在板上 有电源输入、三相PWM及斩波信号输出、速度信号输入、控制信号的输入、电流传感器信号输入、电压传感器信号输入、磁敏传感器信号输入。i) 将DSP微机板各I/O端口：复位、牵引/制动、前进、后退：从控制器输入，对应的有一排发光二极管，在有输入的状态下二极管应该是点亮的。如果司机控制器内的接近开关在应该要有输出的情况下，二极管没有发光，那么说明接近开关已损坏。例如操作人员将手柄扳至前进方向，但机车却没有向前，而且变频器内前进的发光二极管没有被点亮，那么说明前进方向的接近开关已损坏。OUT1、OUT2：输出给继电器板，由微机板发出控制信号输出给继电器板上的场效应管，控制小继电器吸合。如果对应的发光二极管点亮，说明已有输出。PS1+、PS1-、PS2+、PS2-：速度传感器信号输入。速度传感器工作电压是+12V，输出是0+12V的矩形波电压，在速度传感器工作时相当于对原+12V斩波。在正常工作时，用万用表直流档测量；黑表笔接SP1-或SP2-，红表笔接SP1+或SP2+是可以测量出6V左右的直流电压。J9J12：至驱动模块。Ia、Ib、Ic：三相电流传感器信号输入。Ud：电压传感器信号输入。GND、Vg：磁敏传感器信号输入，当主手柄在零位时电压为0V，当档位最高时为5V。8.2 控制器。8.2.1 下图是安装在控制器底板上的锁装置。主轴在零位时，与锁芯滚轮对应的是主轴上的凹处,在压簧的作用下锁芯的滚轮会陷进凹处，锁芯的另一端会从方向轴的槽中退出，所以在零位时才能选择方向。扳动与方向轴相连的方向手柄选择好方向后，再扳动与主轴相连的主手轮，在扳动的同时，锁芯的滚轮从主轴的凹处退出，而另一端则会插进方向轴的槽中，所以在打好方向后才能扳动主手轮。只要主手轮一旦离开零位，方向手柄也被锁芯卡死。控制器所有传动部分均装有轴承，应定期给轴承加润滑油。控制器上还装有接近开关、磁敏传感器两种电气元件。8.2.2 接近开关参数：输入电压+24V； 输出电流 30mA；安装间隙0.5-2.0mm 典型值为1.0mm；棕电源+；蓝电源-；黑信号输出；工作原理：接近开关固定在控制器的底板上，扳动主手轮或方向手柄时固定在轴上的凸轮靠近接近开关，接近开关导通。（见附图2）8.2.3 磁敏传感器其结构见下图当手柄转动时，带动固定在转轴上的永久小磁铁旋转一个角度，使磁场强度的方向发生了一个变化。小磁铁磁场强度的方向发生的改变，使固定在基座上的磁敏电阻的阻值也发生变化。磁敏式位置传感器正是利用磁敏电阻的阻值来产生位置反馈信号电压。8.3 维修操作程序插上防爆插销后，高压经过充电电阻、进入逆变器。高压进入逆变器后，开始对逆变器里的电容充电，当电压充到逆变器设定的参数时，逆变器控制场效应管导通，充电电阻切除。8.3.1 牵引在开车前，控制器的调速主手轮、方向手柄都在零位上。所以现在复位接近开关（S1）一直是导通的。也就是说在主手轮离开零位之前复位接近开关是一直向逆变器发送复位信号（复位接近开关是安装在调速主轴的凸轮上）。操作人员扳动方向手柄，确立好方向之后（前进或后退两个接近开关中有一个导通，随操作人员确立的方向而定）。而程序决定如果机车要进入行驶状态必须依次满足下列条件：输出前进/后退信号输出牵引/制动信号微机将磁敏传感器输出的电压判断为牵引/制动电压。所以在此过程中任一环节被截断都能造成机车不能行驶。要将机车向前行驶：将方向手柄扳至向前，向前接近开关感应到接近的凸轮输出信号（向后则与之相反）。朝牵引方向（顺时针方向）扳动主手轮，牵引用的接近开关感应到接近的凸轮，输出牵引信号。微机接收到前进、牵引信号，将此时磁敏传感器输出的电压判断为牵引用的速度信号电压。此电压越高牵引速度越快。8.3.2.2 制动操作人员需要机车进入制动状态时，将主手轮朝制动档位方向扳动（逆时针方向）制动接近开关感应到接近的凸轮，输出制动信号。微机将此时磁敏传感器输出的电压判断为制动信号电压，此电压越高制动力矩越大。8.3.3复位复位接近开关是调速主手轮在零位时感应到接近的凸轮，输出复位信号。复位的作用是将微机部分对硬件的保护进行清除。 8.3.4 注意事项a) 隔爆面是变频器的关键部位，维修时千万小心不要损坏，均匀涂抹2041防锈油确保隔爆面不绣蚀；b) 经常检查各引出电缆是否有损伤，绝缘是否老化，如发现异常应及时更换；c) 使用和维修时切记注意：严禁带电开盖！d) 开车前，首先确认蓄电池电压的极性，如果极性接反，必须改正过来，否则将会损坏变频器内的电子元件。e) 检查控制器主手柄及反向手柄转动是否灵活，电机车工况与手柄位置是否相符。f) 司机离开司机室，应将钥匙取下带走，防止发生意外。g) 在运行中，如果发现故障指示灯亮，表明变频器对故障进行了保护，如果故障灯常亮不熄请将主手轮打回零位，待故障灯熄灭后再返回到原来的档位。h) 变频器的逆变电源运行时发生 失相、过电流或短路时变频器能自动保护，应仔细查明故障原因，确认处理正确后方可再送电使变频器工作；i) 当机车进行电制动操作时，如能辅以机械制动操作，则制动效果更佳。机械制动操作是指司机顺时针转动机械制动手轮，使刹车闸瓦抱紧轮对。但在机械制动之前，应将主手轮返回0位或打至制动档位，绝对不允许为预防滑转、主手轮未归0位或在制动档时就刹住车轮，否则会使电动机严重过载。j) 若车轮滑转应撒砂，同时将控制器的主手轮拨至低速档位。k) 机车由牵引状态转至制动状态，“主手轮”应逆时针旋转，而且逆时针旋转速度应缓慢。如果“主手轮”逆时针旋转速度太快，线路可能进入保护状态，反而无法制动。l