ABB 变流器调试手册.doc

变流器调试一、变流器的测试前检查1、 首先观察硬件的连接情况，主要是检查变流器的外部接线，包括发电机定子、转子、编码器、及电网侧电缆、220V供电电缆，接地电缆等的连接情况；接线的相序必须正确，否则同步时会报故障，将不能正常进行同步。2、 检查网侧、定子侧和转子侧的电缆密封问题，多余的孔需要密封；3、 检查ABB拆卸下来的背板和侧板的安装情况，需要安装的螺母是否全部安装，如果确实安装不上的须考虑后续处理措施。4、 变流器上电之前进行绝缘检查，需要检查： 变流器的网侧、定子侧、转子侧各相的对地电阻， 两个直流母排分别的对地电阻， 两个直流母排之间的的电阻。一般的要求是这些值均大于1M欧姆。注意1：当转子没有旋转时，发电机是不能连接到电网上的。转子必须工作在运行速度 区通常是发电机额定速度的70130%）。否则传动运行程序不允许发电机连接到电网上。注意2：处于测试的目的，转子侧变流器能在零速下启动。注意应用程序不能在零速下执行调试常规检查。但是即使发电机没有运转，也能够测试网侧变流器。在启动前，确保手边有发电机数据。转子侧在零速下测试仅用于现场无风时的静态测试。注意3：并网柜上面的Q2做实验时必须闭合（竖直位置），透明胶罩里面的钥匙上面的一个必须拧到水平位置，这样才允许主开关闭合。注意4：我们的profibus模块已到了塔底柜，冬天较冷注意开关控制柜时，连接NPBA-12的光纤易折断，注意编码器的电缆接线，我们采用的是双绞单屏蔽电缆，一对差分信号必须走同一对双绞线，屏蔽层只与编码器的外壳连接，不要与发电机外壳连接，因为编码器与发电机之间的连杆两个连接处是绝缘的。注意5：同步实验和isu充电实验和零速实验，21.02: DISABLE MCB CLOSE，设为YES，也就是禁止主开关闭合。二、上电，具体的软件设置步骤1、 上述检查完毕后，准备给ABB变流器通电：首先闭合塔底柜内8F4开关将220V供电接入变流器，然后闭合变频器柜柜门上部的Q2开关，将电网接入变流器。2、 光纤与电脑连接后，运行DriveWindow程序。注意接线的正确性，调试光纤只能接到INU主控板AMC-33的CH3口，每一个CH3接口有两个接口，一个浅黑色，一个浅蓝色，连接时与ABB电脑侧连接的调试工具的接口颜色深浅对应，深浅一直，如果在调试时开启软件识别不到设备，则调换两个接口，另外注意插拔光纤接头要轻，否则容易伤到光纤头。识别不到所报的故障是：no drive found，也就是在如Figure5图左上角没有显示到设备。正常可识别时如图Figure6左上角显示两个设备，分别是inu和isu两个主控板的参数等显示。Figure5： no drive found下图为以前存储的workspace作为例子，图中还显示了别的参数和波形。Figure6：连接上调试设备3、 切换转子侧变流器到本地控制模式。如Figure7中的绿色按钮，点后如出现Figure8，则切换到本地控制，如果没有Figure8的显示则是远程控制，可以通过profibus，can等远程总线控制。Figure8中介绍了具体按钮的作用。 Figure7：获得和释放本地控制 Figure8：传动控制工具栏三、输入启动数据1、上传参数和信号列表。2、通过设置参数16.03 PASS CODE 的值到1使能参数锁定功能。当使能参数锁定时，可以看到参数组100至202。如果是isu模块则设置参数16.03 PASS CODE的值为2303，可以看到100到211组参数。3、按照客户提供的电机参数开始设置99组参数，电机目前的参数设置如下：针对湘潭电机：99.02: MOTOR NOM VOLTAGE V 69099.03: MOTOR NOM CURRENT A112099.04: MOTOR NOM FREQ Hz 50 99.05: MOTOR NOM SPEED rpm1513； 99.06: MOTOR NOM POWER kW1340.9599.12: MOTOR NOM COSFII0.96899.14: MOTOR SYNC SPEED rpm1500 99.15: MOTOR OPEN CKT V V185399.16: MOTOR NOM IM A42699.21: Rs mohm3.47199.22: X1S mohm17.4699.23: X2S mohm61.7599.24: XM mohm173099.25: Rr mohm2.70299.28: MAX MEAS IS A 3292.69针对VEM电机：99.02: MOTOR NOM VOLTAGE V69099.03: MOTOR NOM CURRENT A111899.04: MOTOR NOM FREQ Hz 5099.05: MOTOR NOM SPEED rpm151399.06: MOTOR NOM POWER kW134099.12: MOTOR NOM COSFII0.9599.14: MOTOR SYNC SPEED rpm150099.15: MOTOR OPEN CKT V V187299.16: MOTOR NOM IM A51399.21: Rs mohm2.64899.22: X1S mohm5399.23: X2S mohm4299.24: XM mohm172099.25: Rr mohm2.6399.28: MAX MEAS IS A 3292.69其中99.28的计算公式如下：（I=4.5V/2.73333）*CT=？其中：CT为电流互感器变比（取决于所使用的电流互感器）注意对参数99.05，99.06的理解，其中99.05 MOTOR NOM SPEED为发电机在电动模式下，给发电机定子通额定电压和额定电流时的转速（带载情况下），99.06=99.05*(wind turbine nom.power)/(wind turbine nom.speed), 其中wind turbine nom.power为发电机的额定功率，wind turbine nom.speed为发电机的额定转速。注意：一些发电机的厂家给出的等效电路数据采用的角接。在那种情况下所给出的电感值必须要除以3。4、输入编码器的脉冲数。 50.04: PULSE NR p ：2048（取决于所使用的编码器）5、当输入发电机所有数据时，检查参数50.01 SPEEDSCALING 设定值是否是2000。50.01: SPEED SCALING rpm ：20006、通过传动选择通讯配置。 16.11: COMM PROFILE ：PROFILE B（取决于所选用的外部通信设备）7、根据过程控制需要，在组20 LIMITS 中设定参数限幅值。 20.05: USER POS TORQ LIM %：10（Defines the torque limit in motoring mode.）20.06: USER NEG TORQ LIM %：-110（Defines the torque limit in generating mode.）。也就是发电机发电状态时的设置。20.21: SWITCH ON SPEED rpm：1050（定义切入风速）20.22: SWITCH OFF SPEED rpm：950（定义切出风速）与主控控制软件和变流器前期的故障有关，做了微调，如果不合适还可以做变动。8、选择无功功率的给定类型。23.04: REACT POW REF SEL ：kvar（aerodyn给我们的twincat软件中的设计是通过kvar给定的）。9、设定定子过流跳闸限幅值。在调试期间，当传动运行在本地模式下没有采用转矩给定时，设定参数值大约500A。在调试后并网时，设定参数值为0A。（取决于所使用的电机，一般在做同步试验时可以简单设定为500A，是对电机的一个保护）。 30.04: STATOR CURR TRIP A10、设定超速/欠速限幅值。（于具体所使用的电机有关，我们采购的变流器出厂设置值如下） 30.09: OVERSPEED LIMIT rpm：205030.10: UNDERSPEED LIMIT rpm：750，（与电机的最高转速有关，我们的变流器出厂设置为3000，但是VEM发电机的最高转速是2050）11、通过设定参数98.02 COMM MODULE 为FBA DSET 10 来激活外部通讯。98.02: COMM MODULE ：FBA DSET 1012、根据所使用的外部控制系统来设定现场总线适配器数据。注意：如果没有连接通讯模块或在应用程序中没有被激活，所配置的参数是看不见的。51 MASTER ADAPTER 13、激活现场总线适配器监控触发位（如果需要）。 70.25: TOGGLE BIT SEL ：1570.26: TOGGLE ADDRESS SEL ：70114、定义定子和电网之间的连接的电流限幅值和断路器设备类型。20.27: CONT OPEN CUR A ：0(仅有“空气断路器”时的设置) 四、时间设定（可根据当时具体的时间设置），按照如下步骤设置数据和时间104 OPSYS SUPERVISO：设定参数104.17 RTC MODE 值为SET。通过参数104.11。104.16 检查/调整数据和时间。设定参数104.17 RTC MODE 值为 SHOW。 104.11: YEAR ： 104.12: MONTH ： 104.13: DAY ： 104.14: HOUR ： 104.15: MINUTE ： 104.16: SECOND ： 104.17: RTC MODE ： SHOW五、数字输入：检查所有数字输入连接是否正确。01.15 DI STATUS : 1301h具体的数值在做调试时注意其中的变化，在充电和并网以后的变化。六、参数锁定：1、 锁定参数：调试时可主要观察这些参数的变化，切换界面时，这些参数都是优先显示的，可以实时观测到变流器的状态。如下图：Figure8：锁定监视参数01.02: GENERATOR TORQUE % 01.05: NET FREQUENCY Hz 01.06: LINE CURRENTA 01.07: REACT POWERkVAr 01.08: POWER kW 01.10: DC VOLTAGE V 01.11: MAINS VOLTAGE V 01.15 DI STATUS 02.01: STATOR IS (RMS) A 02.02: STATOR VOLTAGE V 02.06: ROTOR IR (RMS) A 02.07: ROTOR VOLTAGE V 05.10 ISU STATUS WORD 21.01: ISU LOCAL CTR WORD 21.02: DISABLE MCB CLOSE 23.04: REACT POW REF SEL 25.04: TORQUE REF A % 30.04: STATOR CURR TRIP A 99.24: XM mohm 99.26: XM CALIBRATED mohm 113.06: TORQUE REF A % 具体需锁定哪些参数可根据自己的理解决定，如果很熟悉则仅需锁定很少的参数。2、设定监视的参数Monitor： 01.01: MOTOR SPEED rpm 01.10: DC VOLTAGE V 01.11: MAINS VOLTAGE V 02.01: STATOR IS (RMS) A 02.02: STATOR VOLTAGE V 02.06: ROTOR IR (RMS) A 并且设置X axis length时间间隔Interval 为100ms,Y axis maximum 为2000，Y axis minimum为0。3、设置Datalogger1: 160.05: ROTOR IU % 160.06: ROTOR IY % 160.14: STATOR U FLUX % 160.15: GRID U FLUX % 160.25: STATOR Y FLUX % 160.26: GRID Y FLUX % 设置触发条件Trig Condition : fault设置触发变量Trig Variable : 160.14: STATOR U FLUX % 设置X Axis Length : 0.02sY axis maximum 为125.5，Y axis minimum为-128。4、设置Datalogger2: 160.01: STATOR IU % 160.02: STATOR IY % 160.05: ROTOR IU % 160.06: ROTOR IY % 160.14: STATOR U FLUX % 160.25: STATOR Y FLUX % 设置触发条件Trig Condition : fault设置触发变量Trig Variable : 104.01: FC DUTY % 设置X Axis Length : 1.023sY axis maximum 为800，Y axis minimum为-100。23、24、25三组的设定都是根据经验和具体的情况，可以在出现故障时，自己判断要看那个波形，作相应的调整，包括触发条件等，如果连接的调试设备不止一个，monitor只能监视六个波形，这6个波形可以来自不同的设备，因为它是软件自带的功能，然而每一个设备的两个datalogger都可以监视12个波形，因为他们监控的波形存储在各自的主控板上。触发条件和触发变量，包括X、Y轴的参数均是可以设置的，但是启动 monitor以后就不行了，如果要重设需要停止monitor的波形监视。七、网侧变流器测试（isu的直流充电测试）和Crowbar测试在无风情况，发电机不转时，可以通过isu模块的充电试验检测变流器的状态。1、 isu的充电试验，主要是检测isu模块的状态，如果直流侧的电压可以顺利充到1070V左右说明isu可以稳定工作，但是该模块的工作性能还需要并网测试。2、 取得变流器的本地控制权以后，设参数21.01: ISU LOCAL CTR WORD为9，进线侧开始为直流电容充电，闭合主接触器，接着启动传动单元。3、 检查直流环节是否充电：01.10 DC VOLTAGE 顺利充到1070V左右，说明isu可以稳定工作，但该模块的工作性能还需要并网测试。Figure1、DC充电4、 检查电压和电流测量单元NUIM-6x 功能，例如，电网的频率和电压。01.05 NET FREQUENCY 50Hz01.11 MAINS VOLTAGE 690V5、 检查网侧变流器状态05.10 ISU STATUS WORD 注意：只有三个最低位是跟网侧变流器的状态相关的。231H (1000110001 bin)，在网侧变流器启动前737H (11100110111 bin)，当网侧变流器运行时238H (1000111000 bin) ，当网侧变流器故障跳闸时6、 设参数21.01: ISU LOCAL CTR WORD为0，停止网测变流器。 7、 通过启动和停止网侧变流器，检查Crowbar 的功能。 ( 参数 21.01 ISU LOCAL CTR WORD 设定为 9 ( 十六进制) = 启动，设定为 0 ( 十六进制) = 停止)当直流电压为 0 V 时，参数 1.15 DI STATUS 位 4 值必须为0 ( 例如， Crowbar 无效时)。当直流电压超过 100 V，参数 1.15 DI STATUS 位 4 值必须为 1 (i例如， Crowbar 激活时)。八、转子侧变流器测试1、 设置参数21.02 DISABLE MCB CLOSE 为 YES ，禁止主断路器功能（转子侧变流器与电网同步，但是不会闭合主断路器）。注意：如果控制地是远程控制，或检测到故障，则参数21.02的值自动被清除。21.02: DISABLE MCB CLOSE ：YES2、 inu模块的的静态试验如果没有风，可以静态检验inu主控制板的状态，波形如下图。具体做法就是在禁止并网的条件下，按Drivewindows的绿色按钮。Figure2、零速试验注意1：当转子没有旋转时，发电机是不能连接到电网上的。转子必须工作在运行速度区通常是发电机额定速度的70130%。否则传动运行程序不允许发电机连接到电网上。注意2：处于测试的目的，转子侧变流器能在零速下启动。注意应用程序不能在零速下执行调试常规检查。但是即使发电机没有运转，也能够测试网侧变流器。在启动前，确保手边有发电机数据。转子侧在零速下测试仅用于现场无风时的静态测试。注意3：并网柜上面的Q2做实验时必须闭合（竖直位置），并网开关Q1钥匙上面的一个必须拧到水平位置，这样才允许主开关闭合。注意4：我们的profibus模块已到了塔底柜，冬天较冷注意开关控制柜时，连接NPBA-12的光纤易折断，注意编码器的电缆接线，我们采用的是双绞单屏蔽电缆，一对差分信号必须走同一对双绞线，屏蔽层只与编码器的外壳连接，不要与发电机外壳连接，因为编码器与发电机之间的连杆两个连接处是绝缘的。注意5：同步实验和isu充电实验和零速实验，21.02: DISABLE MCB CLOSE，设为YES，也就是禁止主开关闭合。3、 同步试验 同步实验必须是有风的情况下进行，且变桨已经调完，两个叶轮机械锁均已打开。3.1 设置参数21.02 DISABLE MCB CLOSE 为 YES ，禁止主断路器功能（转子侧变流器与电网同步，但是不会闭合主断路器）。注意：如果控制地是远程控制，或检测到故障，则参数21.02的值自动被清除。21.02: DISABLE MCB CLOSE ：YES3.2 启动风机，速度设置在1300rpm. 可以设定为别的转速，主要考虑参数20.21: SWITCH ON SPEED rpm切入风速，ABB的出厂默认值是950rpm，理论上只要大于950rpm就可以做同步或并网，但是现场要考虑切入风速对应的发电机转速，并作相应的调整。目前我们定的数值是1050rpm。3.3 检查一些基本参数是否正确： MOTOR SPEED ：1300 rpm NET FREQUENCY : 50Hz MAIN VOLTAGE : 690V05.10 ISU STATUS WORD：通过INU控制板能观测到时证明inu和isu控制板之间的通讯是否正常。通过上面的数据就可以说明编码器的接线是正确的，因为电机转速ok；电网侧接线正确，因为电网频率ok，电网电压690V也没有问题，通讯等。3.4 检查风轮机旋转速度是否在可接受的范围内（大约在12001700rpm）01.01: MOTOR SPEED rpm3.5 确保一切正常并安全的前提下,按Start键启动转子侧变流器，开始同步.监视同步波形曲线,并察看DI及DO状态值.然后保存同步图形. （特别是观察datalogger波形，观察定子和电网波形是否同步，波形基本重合，参考固件手册）。3.6 应用程序自动检查硬件连接。在故障时，故障信息显示如下： WRONG ENCODER DIR （编码器方向错误） WRONG GRID DIR （电网相序错误） GRID SYNC FAILED （电网同步失败） WRONG ROTOR PHASING（转子相位错误） 如果一切正常，则绕线发电机控制程序继续辨识发电机励磁电阻。3.7 检查参数99.24 XM 和参数99.26 XM CALIBRATED 值。如果参数值偏差超过20% ，则停止传动并且按照校正值改变参数99.24 XM 的值。重新启动，检查断路器闭合时的发电机参数和定子电流。 99.24: XM mohm ： 99.26: XM CALIBRATED mohm ：Figure3：变流器做同步波形（monitor）Figure4：变流器同步ok的波形（datalogger1）更加具体可参考固件手册。4、并网试验4.1 在同步正常的情况下,设定参数21.02 Disable MCB Close 的值为 NO，允许主断路器功能。检查断路器工作是否正常。进行并网.21.02: DISABLE MCB CLOSE ：NO4.2 并网正常后, 给一个小转矩给定（25.04 Torque Ref A%）,比如2%，再检查定子电流测量值。如果实际转矩值01.02 GENERATOR TORQUE 跟随给定值，则电流测量值是正确的。 注意:必须按2%进行小幅给定.(在初始调试时稳妥一点，后期调试可以加快给定的设置)，在给定功率25.04以后，观测01.02是否跟的上25.04，如果跟不上检查变流器设置。 01.02: GENERATOR TORQUE % ：0 25.04: TORQUE REF A % ：04.3 监视并网波形曲线,并察看DI及DO状态值