高压变频调速装置说明书.doc

1 目目 录录 一 产品介绍部分 2 型号说明 2 产品特点 2 独有技术特点 3 二 外形尺寸部分 4 三 节能计算部分 8 四 工作原理部 分 11 主电路 12 控制系统 12 旁路装置 13 五 技术指标部分 14 六 其他部分 15 正常工作条件 15 运输 储存及安装 15 订货须知 16 七 高压变频调速装置标准变频改造方案 附件 17 设备工况调查表 cxy js rd4 08 2011 20 2 一 产品介绍部分 型号说明型号说明 dl hvf 辅助符号 电压等级 kv 变频器容量 kva 高压变频调速装置 设计序号 写 大力电工名称缩写 注 注 设计序号 系列化改型设计编号 第一代主要适用于风机水泵类负载 电压等级 06 6kv 10 10kv 辅助符号 m 配置手动旁路隔离开关柜 a 配置自动旁路接触器柜 默认为手动旁路柜 例如 dlhvf1 1100 06 m 表示 dlhvf 高压变频调速装置容量为 1100kva 电压 6kv 适用于风机水泵类负载电机 配 置有手动旁路隔离柜 产品特点 高 高直接高压供电 dlhvf 高压变频调速装置高压直接输入 高压直接输出 无需输出升压变 压器 设备占用面积小 适用于普通交流感应电机 高效率 dlhvf 高压变频调速装置效率高达 96 以上 高功率因数 dlhvf 高压变频调速装置功率因数可达到 0 95 以上 无谐波输入 dlhvf 高压变频调速装置输入使用了移相多重化整流技术 电压电流谐波小 输入 无需增加谐波治理装置 不对电网产生污染 无谐波输出 dlhvf 高压变频调速装置输出标准正弦波电流 电压电流谐波小 输出无需增加谐 波补偿装置 不增加电机的运转噪音 不产生附加应力 高可靠性 dlhvf 高压变频调速装置具有故障自动旁路和高压掉电重起功能 确保出现故障电机 不停机运行 3 高安全性 dlhvf 高压变频调速装置设计上遵循高压国家强制规范 高压主回路与控制回路之间 光纤连接 安全可靠 完善的保护和故障报警设计 dlhvf 高压变频调速装置设置有完备的系统保护功能和功率单元保 护功能 各种保护动作后 能实现故障自动记录 事故记忆 故障记录能自动记录各种保护的动 作类型 动作时间 可以帮助技术人员分析故障原因 并进行故障定位 高灵活性 dlhvf 高压变频调速装置通过 plc 进行现场控制 可通过人机界面修改参数设置灵活 改变控制方式 具有多种标准通信协议可方便与中控系统进行通信 安装 调试 维护方便 功率单元按抽屉形式设计 功率单元与外接线采用接插件方式 无需人 工接线 具有良好的互换性 方便更换 独有技术特点 1 波形数字化直接合成自适应技术 dlhvf 高压变频波形产生部分是用单片 fpga 经过一定算法得到离散化的频率和幅值均可控的三 相波形数据 再和不同相位的三角载波相比较 产生波形数据信号控制同一相功率单元输出相 同幅值和相位的基波电压 但串联各单元的载波之间互相错开一定电角度 实现多电平叠加波 形 这样就大大提高了整体控制系统的可靠性 2 低压整机调试功能 dlhvf 高压变频可以利用低压控制电源对高压变频进行功能试验 用户可以在没有高压电源或 电机工频运行时在线调试和维修高压变频装置 这样就大大缩短了高压变频设备的调试和维修 时间 3 先进的故障自动检测技术 dlhvf 高压变频在每次起动之前会自动对整个系统及每个功率单元进行在线检测 功率单元检 测可以具体到每只 igbt 的性能检测 这样就可以保证起动前整个装置处于完好状态 使各项准 备工作更加有序 4 功率单元采用抽屉式结构 便于更换 维护 dlhvf 高压变频功率柜上的功率单元与主回路之间的连接都是通过动静触头联接的 装拆时只 需要将两根光纤取下即可操作 不用花大力气来拆装主回路的螺栓 并且所有主回路联接都在 柜后 相对保证了人身安全 5 在线投切功率单元 dlhvf 高压变频在正常运行的时候可以手动投入和旁路任意一个功率单元 这样因干扰误动作 而旁路的功率单元可以再手动投入正常运行中去 而高压变频产生的故障现象大部分都是因干 扰引起的 这项功能会大大提高高压变频的平均无故障工作时间 也就是提高了高压变频的可 靠性 6 功率单元直流电压在线检测功能 dlhvf 高压变频在高压带电的情况下会在线检测每个功率单元的直流母线电压并将测 量值显示在人机界面上 这样操作者能很直观的掌握每个功率单元主回路的工作状态 为进一 步分析提供了有力的保证 7 功率单元软旁路功能 dlhvf 高压变频在功率单元出现故障时采取机械旁路和电子旁路相结合的方式 保障了功率单元 4 自动旁路时的可靠性 8 瞬时转矩控制功能 在负载有突变情况的工艺条件下 对负载出现突变的情况进行瞬时转矩控制从而使高压变频不会 因过流或速断而跳机 提高设备运行的可靠性 9 变频软起动控制技术 变频起动的起动电流小 对起动次数没有要求 起动完毕可无扰动切换到工频状态运行 起动过 程无电流冲击 10 电机旋转再起动控制技术 其技术特点是在电机失速旋转的情况下 高压变频能自动识别电机转速后无扰动投入 拖动电 机到变频状态运行 5 二 外型尺寸部分 6kv 高压变频调速装置外型尺寸选型表 6 10kv 高压变频调速装置外型尺寸选型表 变频装置型号额定容量输出电流适配电机功率外型尺寸重量 dlhvf 280 06280kva35a220kw3600 2300 1200 5000 dlhvf 320 06320kva35a250kw3600 2300 12005000 dlhvf 350 06350kva35a280kw3600 2300 12005000 dlhvf 400 06400kva55a315kw3600 2300 12005000 dlhvf 450 06450kva55a355kw3600 2300 12005000 dlhvf 500 06500kva55a400kw3600 2300 12005000 dlhvf 560 06560kva80a450kw3600 2300 12005000 dlhvf 630 06630kva80a500kw3600 2300 12005000 dlhvf 700 06700kva80a560kw3600 2300 12005000 dlhvf 800 06800kva80a630kw3600 2300 12005500 dlhvf 900 06900kva120a710kw3600 2300 12005500 dlhvf 1000 061000kva120a800kw3600 2300 12005500 dlhvf 1150 061150kva120a900kw3600 2300 12005500 dlhvf 1250 061250kva120a1000kw3600 2300 12005500 dlhvf 1400 061400kva170a1120kw3800 2300 13005500 dlhvf 1600 061600kva170a1250kw3800 2300 13006000 dlhvf 1750 061750kva170a1400kw3800 2300 13006000 dlhvf 2000 062000kva240a1600kw4100 2300 13006000 dlhvf 2250 062250kva240a1800kw4100 2300 13006600 dlhvf 2500 062500kva240a2000kw4100 2300 13006600 dlhvf 2800 062800kva250a2240kw4400 2300 14006700 dlhvf 3200 063200kva300a2500kw4400 2300 14006900 dlhvf 3500 063500kva340a2800kw4500 2300 14007500 dlhvf 4000 064000kva370a3150kw4500 2300 14008000 dlhvf 4500 064500kva415a3550kw4600 2300 14008500 dlhvf 5000 065000kva465a4000kw4700 2400 14009500 dlhvf 5650 065650kva525a4500kw5500 2400 140010000 dlhvf 6400 066400kva580a5000kw5700 2400 140012500 变频装置型号额定容量输出电流适配电机功率外型尺寸重量 dlhvf 280 10280kva35a220kw4200 2300 12005000 dlhvf 320 10320kva35a250kw4200 2300 12005000 dlhvf 350 10350kva35a280kw4200 2300 12005000 dlhvf 400 10400kva35a315kw4200 2300 12005000 dlhvf 450 10450kva35a355kw4200 2300 12005000 dlhvf 500 10500kva35a400kw4200 2300 12005000 dlhvf 560 10560kva35a450kw4200 2300 12005000 dlhvf 630 10630kva55a500kw4200 2300 12005000 dlhvf 700 10700kva55a560kw4200 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上表中的外型尺寸包含移相变压器柜 功率单元柜 控制柜三套柜体 不包含旁路柜 柜体总体 高度不包含底部基座槽钢 100mm 和柜顶散热风机 286 361mm 的尺寸 2 当采用手动旁路时 旁路柜宽度为 1100mm 当采用自动旁路时 6kv 旁路柜宽度为 600mm 10kv 旁路柜宽度为 800mm 3 设备尺寸如有变动 恕不另行通知 具体尺寸以技术协议为准 4 变频装置散热建议配置空调 如需外加风道散热 须根据现场情况另行设计 5 外形及安装图见下图 8 三 节能计算部分 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 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 对于风机 水泵类 平方根转矩负载 有如下的对应关系 电机变速前后风量 流量 风压 水压 功率与转速之间关系为 q1 q2 n1 n2 h1 h2 n1 n2 2 p1 p2 n1 n2 3 q 流量 单位时间内进入风机的气体体积 h 压力 单位气体通过风机后所获得的能量 p 流 体功率 p qh 流体功率 轴功率 图图所示风机特性图 以下就以风机为例说明变频调速的节能原理 h m h1 r2 b a r1 c n1 2 1 n2 0 q2q1q m3 h h3 h2 风机工作特性图风机工作特性图 风机的工作介质是气体 工艺上的应用通常是调节风量 风机的正常工作点为 a 当风量需要从 q1 调到 q2 时 采用挡板调节 风路阻力曲线由 r1 改变为 r2 其工作点调至 b 点 其功率从 0 q1 a h1 所围成的面积变为 0 q2 b h2 所围成的面积 其功率变化很小 而其效率却随之降低 当采用变频调速时 不用档板调节 其风路阻力特性基本保护曲线 r1 不变 此时可以按需要 升降电机转速 改变设备的性能曲线 图中从 n1 到 n2 其工作点调至 c 点 使其参数满足工艺要求 其功率变为 0 q2 c h3 所围成的面积 同时其效率曲线也随之平移 依然工作在高效区 由于功率 随转速三次方变化 故节能效果显著 其节能量为 h3 c b h2 所围成的面积 p h2 h3 q2 可以得出通过变频调速方式改变风量 风量下降一半时 风机轴功率将下降 87 5 节能效果 极其显著 9 入口档板控制 节电 量 节电 量 出口档板控制 电磁转差离合器等 传递功率调速控制 变频器控制 理想曲线 所需功率 风流量 转速 离心式风机不同调节方式耗电特性比较 图图所示水泵特性图 以下就以水泵为例说明变频调速的节能原理 h m h2 h3 h1 h1 b a c n1 n2 0 q2q1q m3 h 图图 2 3 风机工作特性图风机工作特性图 水泵的工作介质是液体 工艺上的应用通常二种 a 调节流量 管网特性曲线只和出口阀门有关 并且对水压没有要求 其调速节能的工作原理和 风机调速节能类似 b 保持水压不变 这与风机调速有所区别 在很多时候 管路特性曲线的变化是用水量的减少造成 的 流量由 q1 变化为 q2 时 工作点由 a 变为 b 管网压力升高 威胁管网的安全 在提供需 要的流量的同时 通过变频调速将其工作点调至 c 点 其功率从 0 q2 b h2 所围成的面积变为 0 q2 c h3 所围成的面积 这样水泵的出口压力和管网压力可以保持平衡 但其轴功率却降低很 多 其节能量 p h2 h3 q2 如果水泵并联运行时 变频调速的水泵的出口压力不能低于管网压力 否则将出现不对外出水 10 的现象 非但不能节能 反而出现水泵空转耗能的现象 节流调节 台泵 变频调节 台数调节 台泵 台泵 离心式水泵采用不同调节耗电特性比较 流量比 所需功率 11 四 工作原理部分 人机界面 控制器dsp fpga 变压器 6kv 6kv系列一般有15个功率模块 每5个 功率模块串联成一相 6kv系列结构图 m 控制器dsp fpga 人机界面 变压器 10kv 10kv系列一般有24个功率模块 每8个功率模块串联成一相 10kv系列结构图 m 图图 1 dlhvf 系列高压变频调速装置拓扑图系列高压变频调速装置拓扑图 图图 2 典型功率单元原理图典型功率单元原理图 12 主电路 dlhvf 系列高压变频调速装置通过将多个低压功率单元的输出叠加起来得到高压 低压功率单 元是改进优化后的标准低压 pwm 脉宽调制 低电机变频器 这种低压变频器已广泛应用了许多年 上图上图 1 所示为 dlhvf 系列高压变频调速装置的典型电路拓扑图 对 6kv 变频装置来说 电机 的每相由五个功率单元串联进行驱动 共 15 个功率单元可产生 6000v ac 线电压 10kv 变频装置 来说 电机的每相由八个功率单元串联进行驱动 共 24 个功率单元可产生 10000v ac 线电压 功 率单元串联方式采用星型接法 中性线浮空 每个功率单元由一个隔离变压器的隔离次级绕组供电 输入三相 710v ac 50 60hz 电源 逆变输出最高电压为 750v ac 最高频率为 120hz 的可变 电源 功率单元与其对应的变压器次级绕组以及对地绝缘等级按对应 6kv 或者 10kv 高压等级设计 所有的功率单元都接收来自同一个主控单元控制器的指令 这些指令通过光纤传输以保证高压与低 压隔离 典型功率单元的原理图示于上图图 2 由 710vac 次级供电的三相二极管整流器将直流电容器组 充电至约 1000vdc 左右 该直流电压提供给由 igbt 组成的单相 h 形桥式逆变电路 为功率单元提供电源的移相变压器次级绕组在绕制时相互之间有一定的相位差 每相 5 个功率 单元主电路可构成 30 脉冲整流方式 每相 8 个功率单元主电路可构成 48 脉冲整流方式 这种多级 移相叠加的整流方式使得 dlhvf 系列高压变频调速装置系列变频器能产生非常接近正弦波的输出 波形 这样消除了大部分由独立功率单元引起的谐波电流 所以从电网汲取的电流也近似于正弦波 形 dlhvf 系列高压变频调速装置系列变频器输入电流的 thd 也保持小于 3 dlhvf 系列高压变频调速装置在额定输出功率时电机电压和电流的波形很精确近似于真正的正 弦波形 波形质量的定量测定是它的总谐波失真即 thd 使用 dlhvf 系列高压变频调速装置的电 机电流的 thd 都小于 3 控制系统 dlhvf 系列高压变频调速装置控制系统由主控单元和 plc 组成 主控单元由电源板 采样板 和继电器板 主控板和三块光纤接口板组成 采样板对输入输出信号进行检测 将信号进行量程转换和滤波 然后再通过母板送到主控板上 主控板的核心器件由 dsp fpga 组成 对信号分析做出处理 对各功率单元进行 pwm 波形控制 触发 封锁 旁路 igbt 使变频装置提供相应的频率和电压输出 plc 接收用户的控制指令 启 动 停机 急停 频率给定等 实现各种开关信号逻辑处理 控制系统还对变频装置各部件的状态 如各个功率单元 变压器 风机等 进行监控 提供故障诊断信息 实现故障的报警和保护 在现场应用中 控制系统可实现与现场的灵活接口 提供阀门联动 自动调度等现场需要的控 13 制功能 方便改变控制方式 满足用户现场的特殊要求 旁路装置 旁路装置用于在高压变频调速装置出现重故障而不能正常工作的情况下实现变频到工频运行的切 换 有手动旁路装置和自动旁路装置两种方式 可由用户提出具体要求选配 高压变频调速装置标 准配置不包括旁路装置 手动旁路装置由高压隔离开关组成 需变频运行时先分 qs3 再合 qs1 与 qs2 需工频运行时 先分 qs1 与 qs2 再合 qs3 变频运行与工频运行切换时必须等电机完全停止后手动操作隔离开关 闭合与断开 禁止带电合分隔离开关 自动旁路装置由高压接触器组成 变频运行时先分 km3 再合 km1 与 km2 工频运行时先分 km1 与 km2 再合 km3 变频运行与工频运行切换时系统会自动切换高压接触器的闭合与断开 旁路柜接线示意图 qf km1 km2 u m km3qs3 m u qs2 qs1 qf 14 五 技术指标部分 项目指标说明 使用标准q xdl 13 2009 安装地点室内柜装式 拓扑结构功率单元多电平串联 pwm 电压源 整流形式移相多脉冲 电动机要求普通高压电机没有要求 输入滤波器不需要 输出滤波器不需要 输入侧熔断器保护有 功率单元输入熔断器保 护 输入电压 30 15 额定电压 频率 45hz 55hz 电压降低 15 以下降额运 行 高压输入电流谐波含量0 96 高压输出电压 电流谐波含量 97 其它负载 96 可靠性指标 平均无故障工作时间 25000 小时 控制电源三相四线制交流 380v 容量 5kva 也可适用直流电源 高低压控制信号连接方式光纤电缆 噪声等级 75dba 1 米处 防护等级 ip20 冷却方式强制风冷 标准控制连接rs485 modbus rtu dp 以太网标准工业通讯接口 模拟量信号 输入 规格及数量4 20ma 或 0 10v 1 路可扩展 模拟量信号 输出 规格及数量4 20ma 或 0 10v 3 路可扩展 开关量信号 输入 规格及数量10 点可扩展 开关量信号 输出 规格及数量220vac 5a 10 点可扩展 操作方式触摸屏 界面语言全中文 接地要求接地电阻 1 15 六 其他部分 正常工作条件 最低环境温度 0 最高环境温度 40 工作环境的温度变化应不大于 5 h 如果环境温度超 过允许值 应考虑配备相应的空调设备 环境湿度小于 90 20 相对湿度的变化率每小时不超过 5 避免凝露 安装高度要小于海拔 1000 米 若安装高度超过海拔 1000 米 设备须降额使用 或采用通风的 措施 也可以做特殊设计 在无爆炸危险的介质中 且介质中无足以腐蚀金属的破坏绝缘的气体与尘埃 运输 储存及安装 运输运输 dlhvf 高压变频调速装置可以用汽车 火车 轮船等交通工具运输 产品在运输过程中必须小 心轻放 严禁雨淋 暴晒 不应有剧烈振动 撞击和倒放 运输温度应在 40 70 范围内 dlhvf 高压变频调速装置最大高度为 2680mm 包装后总高不超过 2880mm 选择运输工具时 请同时考虑运输过程中是否有限高等因素存在 储存储存 dlhvf 高压变频调速装置不得暴晒及淋雨 应存放在空气流通 周围介质湿度在 40 70 范 围内 空气最大相对湿度不超过 90 相当于空气温度 20 5 时 时通风 干燥 无灰尘的 仓库中 存放 dlhvf 高压变频调速装置时应防止啮齿动物侵入 应避免霉菌侵蚀 防止 dlhvf 高压变频调速装置受到盐雾 危险性气体 腐蚀性液体等的侵蚀 设备安装设备安装 用户负责调速装置柜体就位和现场的所有电缆提供 敷设 试验 连接 设备厂家提供技术指 导 设备厂家负责装置柜内的高低压线的电气安装和设备调试 安装场地必须有足够的承载能力 基础必须牢固 考虑通风散热器及操作空间的要求 整套装置背面离墙大于 10