高压变频器培训资料

1、 http:/一、高压变频器基础知识一、高压变频器基础知识二、荣信高压变频器介绍二、荣信高压变频器介绍三、电气控制原理三、电气控制原理四、触摸屏人机界面四、触摸屏人机界面五、参数设置五、参数设置六、操作六、操作七、故障分析与排除七、故障分析与排除培训内容培训内容l 变频就是改变供电频率。变频技术的核心是变频器，它通过对供电频率的转换来实现电动机运转速度率的自动调节，把50Hz的固定电网频改为变化的频率。同时，还使电源电压调整到一定适应范围。通过改变交流电频率的方式实现交流电控制的技术就叫变频技术。l 20世纪60年代以后，特别是70年代以来，电力电子技术、控制技术和微电子技术的飞速发展，使得交

2、流调速性能可以与直流调速相媲美。目前，交流调速已进入逐步代替直流调速的时代。高压高压变频器基础变频器基础知识知识变频技术概述变频技术概述可实现无级调速，变传统电机为智能电机。显著的节能效益。启动电流小控制在额定电流以内，无冲击电流。对电网冲击小。减少了机械磨损，节省了维护费用。高精度宽范围的无级调速，能够全面满足各种复杂工艺的需要。 高压大功率变频器高压大功率变频器高高压变频压变频器基器基础础知知识识变频器的特点变频器的特点 冶金行业：高炉鼓风机、炼钢制氧机、除尘风机、轧机等。石化行业：大型输油泵、化工生产的压缩机等。电力工业：锅炉给水泵、送风机、引风机、循环水泵、凝结泵等。采矿行业：排水泵、

3、排风扇、提升机等。城市建设：自来水供水泵、集中空调压缩机等。交通工业：机车电气传动、轨道交通电气传动等。高压大功率变频器高压大功率变频器高压高压变频器基础变频器基础知识知识高压变频器的应用高压变频器的应用变频调速的基本原理变频调速的基本原理 按照电机学的基本原理，已知交流异步电动机的转速表达式为： n=(1-s)60f/p 式中：s 滑差 P 电机极对数 f 电机运行频率； 如果平滑地改变加到异步电动机定子绕组的交流电的频率f，就可以平滑地调节异步电动机的转子转速n。高压高压变频器基础变频器基础知识知识l将交流电变换为直流电称为整流，即AC/DC变换l整流电路是利用电力电子器件的单向导电性将正

4、负变化的交流电压变为单向脉动电压的电路。在交流电源的作用下，电力电子器件（二极管）周期性地导通和截止，使负载得到脉动直流电。在电源的正半周，二级管导通，使负载上的电流与电压波形形状完全相同；在电源电压的负半周，二极管处于反向截止状态，承受电源负半周电压，负载电压几乎为零。整流整流高压高压变频器基础变频器基础知识知识 为克服半波整流电路的缺点，常采用全波整流电路，其中最常用的是单相桥式整流电路，其由四个二极管接成电桥的形式构成。 全波整流全波整流高压高压变频器基础变频器基础知识知识逆变：整流的逆向变化过程，将直流电变成交流电(DCAC)。根据直流侧电源性质的不同，逆变电路分为：电压源型逆变电路直

5、流侧是电压源，输出电压是矩形波。 电流源型逆变电路直流侧是电流源，输出电流是矩形波。 逆变逆变高压高压变频器基础变频器基础知识知识交流侧交流侧S1、S4断开，S2、S3闭合，uo为负S1、S4 闭合，S2、S3断开时，负载电压uo为正直流电变成了交流电！直流电变成了交流电！输出交流电 uo的频率，取决于两组开关切换频率； uo的大小，取决于Ud的大小。4个臂，由电力电子器件及辅助电路组成直直流流侧侧逆变工作原理逆变工作原理高压高压变频器基础变频器基础知识知识+-CRL图5-5UdV1V2V3V4VD1VD2VD3VD4uoio两个半桥电路两个半桥电路的组合而成的组合而成两个半桥电路组合而成1和

6、4一对，2和3另一对，成对桥臂同时导通，两对交替各导通180io波形和半桥电路的io相同，幅值增加一倍uo波形同半桥电路的uo，幅值高出一倍Um=Ud单相全桥逆变单相全桥逆变高压高压变频器基础变频器基础知识知识lPWM lPulse Width Modulation脉冲宽度调制l随着全控型快速半导体开关器件 GTO、IGBT等的发展，才逐渐发展为PWM方式。由于PWM方式具有输入功率因数高、输出谐波少的优点，目前变频器几乎全部采用PWM方式。但使用以普通晶闸管为开关器件的大功率变频器仍采用PAM方式。调制方法调制方法高压高压变频器基础变频器基础知识知识PWMPWM控制控制脉冲宽度调制技术，通过

7、对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）调制：将一个波形信号的有关信息加到另一个波形上。调制信号(ur)载波(uc)PWM控制在电力电子技术中的应用：直流斩波斩控式交流调压矩阵式变频电路逆变整流应用最广，中小功率逆变电路绝大部分是PWM型，PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位高压高压变频器基础变频器基础知识知识形状不同而冲量相同的各种窄脉冲 PWMPWM理论基础理论基础冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同 窄脉冲的面积指环节的输出响应波形基本相同低频段非常接近，仅在高频段略有差异f (t)(t)t

8、O图6-1a)b)c)d)tOtOtOf (t)f (t)f (t)高压高压变频器基础变频器基础知识知识tOua)b)图6-3Out用PWM波代替正弦半波 用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波正弦半波N等分，可看成N个彼此相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等脉冲宽度按正弦规律变化，和正弦波等效的PWM波形SPWM波形要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可 PWM PWM理论基础理论基础高压高压变频器基础变频器基础知识知识图6-5urucuOtOtuouofuoUd- Ud如何控制V3和V4通断？在ur和uc的交点时刻

9、控制IGBT的通断！ur正半周，V1保持通，V2保持断当uruc时使V4通，V3断，uo=Ud当uruc时使V4断，V3通，uo=0ur负半周，V1保持断，V2保持通虚线uof表示uo的基波分量当uruc时使V3断，V4通，uo=0 uruc时V4通 PWM PWM理论基础理论基础高压高压变频器基础变频器基础知识知识（二）总体结构（二）总体结构2 2、基本工作原理（系统输出波形）、基本工作原理（系统输出波形） 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，可得到单相交流输出。每个功率模块结构及电气性能上完全一致，可以互换。功率模块波形相

10、互之间存在一定次序的相位差，串联后三相星型接法输出可得到系统输出阶梯型正弦波。高压高压变频器基础变频器基础知识知识功率单元多电平串联功率单元多电平串联高压变频总体结构高压变频总体结构 HVC高压变频调速统采用单元串联多电平技术，属高-高电压源型变频器，直接6KV、10kV输入,直接6KV、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。高压高压变频器基础变频器基础知识知识10KV 10KV 单元串联多电平拓扑结构单元串联多电平拓扑结构 10KV系列一般24个功率模块，每八个功率模块串联成一相，三相Y接，直接给10KV电机供电。输入侧移相变压器将网侧高压变换为副边的多组低压，各副

11、边绕组在绕制时采用延边三角接法，相互之间形成7.5相位角。多级移相叠加的整流方式，消除了大部分由独立功率单元引起的谐波电流，可以大大改善网侧的电流波形，使变频器网侧电流近似为正弦波，使其负载下的网侧功率因数达到0.95以上。高压高压变频器基础变频器基础知识知识6KV 6KV 单元串联多电平拓扑结构单元串联多电平拓扑结构 6KV系列一般15个功率模块，每五个功率模块串联成一相，三相Y接，直接给6KV电机供电。输入侧移相变压器将网侧高压变换为副边的多组低压，各副边绕组在绕制时采用延边三角接法，相互之间形成12相位角。多级移相叠加的整流方式，消除了大部分由独立功率单元引起的谐波电流，可以大大改善网侧

12、的电流波形，使变频器网侧电流近似为正弦波，使其负载下的网侧功率因数达到0.95以上。 高压高压变频器基础变频器基础知识知识l可根据用户需求，灵活配置。下面仅对几种典型应用加以说明：一拖一无旁路控制方式，见图3-3a。一拖一带自动旁路柜控制方式，见图3-3b。一拖一带手动旁路柜控制方式高高压变频压变频器基器基础础知知识识高压变频系统结构高压变频系统结构 采用一体化设计，结构简单，变压器与功率单元前后排列变频器，提高空间利用率。 荣信高压荣信高压变频器介绍变频器介绍控制柜控制柜正面：功率单元柜正面：功率单元柜背面：变压器柜背面：变压器柜荣信高压荣信高压变频器介绍变频器介绍控制单元控制单元 控制机是

13、由荣信公司自主研发的全数字信号控制装置。内置总线板、CPU板、PWM板、数字板、模拟板、通讯板以及显示板。l控制器与功率单元之间采用光纤通讯技术，具有很好的抗电磁干扰性能 荣信高压荣信高压变频器介绍变频器介绍 控制机控制机l控制机是由荣信自主研发的全数字控制装置，内置总线板，电源板，CPU板，数字板，模拟板，PWM发波板和通讯板荣信高压荣信高压变频器介绍变频器介绍l配置5*7 LED点阵显示控制器的运行状态；l3个LED指示灯显示板卡的运行状态；l13路电流/电压信号输入，4路铂电阻测量； l6路模拟量输出，支持电流/电压信号；l32路开关量输入；l32路开关量输出；lModbus-RTU串行

14、接口；lPROFIBUS-DP接口（需要增加转接板），作为从站接入DP网络；荣信高压荣信高压变频器介绍变频器介绍控制机功能控制机功能lCPU支持浮点运算，32位，150M； l系统通讯周期100uS；l开关量输入信号24VDC； l开关量输出可直接驱动24VDC继电器，驱动电流最大0.5A； l模拟量通道精度5；l以太网接口通讯速率100M；荣信高压荣信高压变频器介绍变频器介绍控制机性能控制机性能总线板总线板l整个控制机各板之间数据传输及内外部数据交换l总共有12个槽位l2个电源槽位（两侧）l2个（12#槽）控制板槽位；l8个（310#槽）可任意配置的功能板槽位荣信高压荣信高压变频器介绍变频器

15、介绍电源板电源板l给控制机各板卡提供电源l输入直流24Vl输出直流24V,正负5V和正负12V荣信高压荣信高压变频器介绍变频器介绍CPUCPU板板l采用DSP28335处理芯片l支持浮点运算l产生PWM波，进行信号处理l上电后CPU板上显示“主”，则无故障，可正常运行l若显示“X”则控制机有板卡故障l备用6路开关量输入和6路开关量输出cpucpu板显示板显示荣信高压荣信高压变频器介绍变频器介绍模拟板模拟板l接收外界发出的模拟量信号，锁存后送给主控板，并发出控制机发出的模拟量信号l采用DB37接口l输入电压、输出电流、变压器温度模拟量信号检测l输出电流、运行频率、输出电压、输出功率模拟量信号输出

16、l输入、输出均可支持电流、电压信号荣信高压荣信高压变频器介绍变频器介绍数字板数字板l接收外界发出的数字量信号，锁存后送给主控板，并发出控制机发出的数字量信号荣信高压荣信高压变频器介绍变频器介绍通讯板通讯板l为用户提供外部的通讯接口，并为触摸屏和主控板提供通讯荣信高压荣信高压变频器介绍变频器介绍PWMPWM发波板发波板l通过信号调制处理产生所要求的PWM波形，并驱动光纤座生成驱动功率单元板的光信号荣信高压荣信高压变频器介绍变频器介绍移相变压器移相变压器 为干式移相变压器，H级绝缘，系统温度最高可达185，能够完美消除电网侧电压、电流谐波。一次抽头5%可以调整。 荣信高压荣信高压变频器介绍变频器介

17、绍功率单元功率单元 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，可得到单相交流输出。每个功率模块结构及电气性能上完全一致，可以互换。 荣信高压荣信高压变频器介绍变频器介绍l功率单元主要由整流电路、逆变电路、控制电路、驱动电路、故障检测电路、通讯电路、指示电路等组成。l功率单元的整流电路将变压器副边绕组提供的三相交流电源整流为脉动的直流电源，经过电容滤波后，可以得到稳定的直流电源。通过对IGBT组成的逆变桥进行正弦调制的PWM控制，可得到等效正弦的单相交流输出。整流环节整流环节二极管二极管储能环节储能环节电力电容电力电容逆变环节逆变环节

18、IGBTIGBT功率单元回路功率单元回路荣信高压荣信高压变频器介绍变频器介绍触摸式人机交互系统触摸屏触摸屏交互系统采用友好的全中文触摸式操作界面。包含变频的启动、停机、加减速以及各项参数的设置、显示。 荣信高压荣信高压变频器介绍变频器介绍IGBTIGBT功率模块功率模块 RHVC5系列变频器采用日本进口富士或者德国进口英飞凌IGBT模块组，高耐压、高过流，具有极佳的稳定性，是保证高压变频器稳定运行的核心部件。 荣信高压荣信高压变频器介绍变频器介绍电容电容 HVC系列变频器采用薄膜电容，其稳定、实用、经济。 荣信高压荣信高压变频器介绍变频器介绍控制系统控制系统DSP+FPGADSP+FPGA变频

19、器控制系统采用DSP+FPGA全数字控制模式，具有多任务并行处理能力，可以使系统响应更迅速，控制精度更高。DSP芯片，采用美国TI公司生产的高端产品。 荣信高压荣信高压变频器介绍变频器介绍对外接口对外接口变频器控制系统开关量的输入和输出接点全部为无源接点，22点输入15点输出，接受现场控制系统的控制信号；支持RS485、Modbus-RTU、Profibus-DP、TCP/IP等通讯方式 。 根据现场的需求，变频器可自带上位机监控系统。监控软件可以配置变频器参数，控制变频器启、停，并同时可以显示变频器运行的详细信息。和远方控制系统进行硬接线连接或进行通讯协议 荣信高压荣信高压变频器介绍变频器介

20、绍飞车启动飞车启动是考虑如果电机被负载拖动仍在旋转甚至反转，启动变频器时，变频器能自动识别跟踪电机转速并拖动负载到设定频率运行。HVC产品采用DSP矢量控制技术，更能快速的识别电机转速，缩短启动时间，满足现场工艺。双路冗余供电双路冗余供电HVC系列变频器采用“永不断电”技术，控制电源一路取自用户现场，一路取自移相变压器二次侧，只要高压电源不断电，就可以保证控制电源的永远在线。荣信高压荣信高压变频器介绍变频器介绍软充电技术软充电技术HVC系列变频器采用独特的“软充电”技术，通过控制电对变频器内部电容进行预充电，有效消除激磁涌流。压力闭环控制压力闭环控制压力传感器检测压力值，反馈回4-20mA信号

21、给变频调速装置，闭环控制根据反馈值进行自动调节变频调速装置的输出频率，使外部设备压力等变量自动稳定在恒定值。光纤通讯光纤通讯变频器内部采用光纤通讯，其抗干扰能力强，传输稳定，同时做到高低压电的物理隔离，保护用户及现场设备的安全。是保证安全的最有效手段。 荣信高压荣信高压变频器介绍变频器介绍l 荣信RHVC系列第五代高压变频器的典型系统连接电路如左图所示 （图中高压旁路柜为选配）。变压器的原边通过高压真空接触器K1连接到母线电网，母线电压经多组副边绕组降压移相后，输入到变频器功率单元输入侧，功率单元输出侧经串联后驱动高压电动机工作。l可以选配高压旁路柜，通过旁路柜中的高压真空接触器K1连接到母线

22、电网，通过旁路柜中的高压隔离开关K2连接到高压电动机，出现故障时，可以通过闭合旁路柜内的高压隔离开关K3使高压电动机工作于工频运转状态。主回路主回路电气控制原理电气控制原理l充电结束后，自动闭合高压真空接触器K1，进入工作状态l主回路电源开关l旁路接触器为机械保持高压真空接触器高压真空接触器电气控制原理电气控制原理l用户380V低压电分别经过电源进线开关Q1（16A）,充电电阻（5），充电接触器K4(18A)到达变压器三次侧，给变频器充电。l接线均接到X3端子l变压器三次侧出来给外部供电的电源接到X2端子排给外部供电给外部供电 到电源模块到电源模块到风机到风机到电源模块到电源模块用户接入用户接

23、入380V 380V 低压电源低压电源充电回路充电回路电气控制原理电气控制原理l变频器低压电源 总开关，当电流超过16A时，自动断开，保护变频器不受损害电源空开电源空开电气控制原理电气控制原理l系统接到反充电命令后，充电接触器K4吸合，低压380V电进入变压器三次侧，使变压器二次测输出690V电压，给单元充电。充电结束后，K4自动断开充电接触器充电接触器电气控制原理电气控制原理l减小充电时的冲击电流，保护功率单元内的电容器充电电阻充电电阻电气电气控制原理控制原理l变压器三次侧380V经过风机电源开关Q2（6A），热继电器F1-F3(1.5A)，给三个风机供电l接线均接到X3端子排风机回路风机回

24、路电气电气控制原理控制原理l交流380V三相交流风机，给变压器和功率单元散使用风机风机电气电气控制原理控制原理 l高压小车整合了变频器的输入输出接触器，工频旁路接触器，以及电压，电流传感器。若以上部件出现故障，可以将高压小车拉出，十分方便维护高压小车高压小车电气控制原理电气控制原理 l数字量输入全部通过XDO转接板进入到数字中 l其中包括电机运行，停止，触器分闸，合闸等数字量状态反馈 数字量输入数字量输入电气控制原理电气控制原理 l数字板发出的数字量信号经过XDO数字量转接板和XPW端子排，发给各接触器和继电器。以控制接触器和继电器动作数数字量字量输输出出电气控制原理电气控制原理电气电气控制原

25、理控制原理l数字量输出：控制3个接触器分合的回路 l控制接触器动作l将接触器状态反馈给控制机中中间继电间继电器器电气控制原理电气控制原理 l电压互感器传出的正负4.5V交流电压信号经过X5端子排和XAIO模拟量转接板，进入模拟板中模拟量输入模拟量输入- -电压互感器回路电压互感器回路电气控制原理电气控制原理l电流霍尔传出的420hA电流信号和热电偶传出的电阻值经过X5端子排和XAIO模拟量转接板进入模拟板模模拟拟量量输输入入电电流霍尔和流霍尔和热电热电偶回路偶回路电气电气控制原理控制原理 l模拟板输出的模拟量信号全部经过XAIO转接板，和X1端子排向上级DCS或上位机传输电机运行频率及电机电流

26、等模拟量信号模模拟拟量量输输出出电气控制原理电气控制原理 l输出正负 4.5V的交流电压信号到模拟板电压传电压传感器感器电气控制原理电气控制原理 l电流霍尔使用正负15V电源，输出0-4V交流电压信号电电流霍流霍尔尔传传感器感器电气控制原理电气控制原理 l低压压侧和变压器三次侧给变频器提供双路电源供电低压电源模低压电源模块块PWAPWA高压电源模块高压电源模块PWBPWB控制控制电电源源电气控制原理电气控制原理l双路电源供电，保证设备运行的安全可靠l将交流380V用户电源转换成供电源模块用的直流电源 供供电电电电源源电气电气控制原理控制原理 l熔断器熔芯和熔断器座熔熔断断器器电气控制原理电气控

27、制原理操作操作前准备前准备(1)检查功率室，旁路柜及高压变频调速装置的前后柜门是否关好。(2)各操作人员全部就位，无关人员应远离高压区。(3)确认变频切换柜的隔离刀处于合闸状态（默认状态）。(4)确认高压变频调速装置切换柜的接触器处于自动控制方式并达到正确状态。(5)送控制电源，闭合控制室内所有电源开关。 操作操作用户登录：用户登录： 在用户登录窗口的用户名下拉菜单中可以选择登录权限，再输入相应的密码，即可登录操作。 负 责 人公司研发人员登录权限 调试人员可以对系统进行常规操作及修改参数配置 操作人员可以对系统进行常规操作（密码：RXPE） 未经荣信公司授未经荣信公司授权，不得使用其他用权，

28、不得使用其他用户名登录系统。户名登录系统。触摸屏人机界面触摸屏人机界面 给定频率一栏，设置高压变频调速装置运行频率，点击给定频率，弹出频率设定对话框，根据需要参数设定范围为10-50Hz。如图停止变频器停止变频器 若要停止变频器，按上述启动过程逆向操作即可停止变频器。两次启动之间需要90秒的冷却时间。 在启动过程中，若发现任何故障，即停止变频器，报相应故障。所报故障可在“系统安全”菜单中查询触摸屏人机界面触摸屏人机界面 在主菜单看见高压电已经接入变频器后，到详细参数菜单中观察三相输入电压是否平衡 将急停按钮旋出 返回主菜单，点击“复位变频”，观察直流侧电压是否匀速上升 一切正常后，变频器自动合

29、闸，面板显示“变频已就绪” 当变频就绪后，点击“启动电机”按钮，弹出对话框，选择“确定”启动高压变频调速装置，选择“取消”取消启动高压变频调速装置启动变频器启动变频器触摸屏人机界面触摸屏人机界面启动步骤启动步骤(1)合上级高压柜，送电至高压变频调速装置。(2)观察触摸屏状态，点击“复位”按钮使变频就绪。 (3)等待高压变频调速装置达到就绪状态。（高压变频调速装置检测到高压(电，进行单元充电，合变频主闸，即完成了就绪过程。就绪状态可在触摸(1屏首页看到，远程端子也同时输出就绪节点）(4)通过触摸屏点击“启动电机”。可以通过高压变频调速装置主界面的 “给定频率”输入当前需要的频率值（10Hz-50

30、Hz）。(5)随时监测运行频率、输入电压、输入电流、输出电压、输出电流、母线电压数据是否为额定或相应负载电流。操作操作停止停止步骤步骤(1) 如需停止电机，点击触摸屏上的“停止”按钮，使高压变频调速装置进入待机状态。切换柜接触器自动分闸，电机自由停车（变频会在90秒以后再次就绪）。(2) 根据需要选择是否断开上级高压电。操作操作操作操作操作流程图操作流程图注意注意事项事项 对高压变频调速装置进行任何现场测试和试验，都必须在荣信公司专业人员的指导下进行。 运行时发现紧急情况，直接拍急停按钮。 送电顺序必须遵循“先送控制电，再送高压电”；断电顺序必须遵循“先断高压电，再断控制电”。 运行过程中，不允许打开柜门，不允许对高压变频调速装置内的继电器进行任何操作。 高压变频调速装置内部带有危险电压，禁止开门带电操作。 高压变频调速装置在断电后的一段时间内，散热片表面、铜排表面、和各个单元上仍然存在较高的温度，请勿直接触摸，以免烫伤。操作操作 高压变频调速装置有完善的保护功能，能够检测故障和报警信息，并将它们保存在记录中。用户可以在触摸屏的人机界面上进行自查，详细记录故障现象，以便于同