【东芝高压变频器技术说明书】

1.设计标准 21.1设计基准 21.2适用标准 22.电路结构 32.1主电路的构成 32.2单元变频器 32.2.1单元变频器主电路构成 32.2.2单元变频器串联输出 42.2.3输入侧多相整流电路 53.特性 53.1输入端电流谐波特性 53.2输出特性 53.3扭矩幅度 63.4变频器的整体特点 64.主要性能 84.1结构性能 84.1.1柜子结构图 84.1.2装置外形尺寸和重量 4.1.3装置结构的一般规格 4.2电气性能 4.3控制性能 4.4通用规格 4.5产品代码 5.保护功能 20 216.1电源接口和接地 216.2电动机的接口 226.3PI/O输入/输出 23 23 246.4模拟输入输出 256.4.1模拟输入 256.4.2模拟输出 7.所用器件及推荐的备件 27一.设计标准TOSVERT-MV第2页参数寿命保护耐冲击能力标准15年易发生故障的所有部分30分钟运输2Hz≤f<9Hz耐高压冲击量加速度<10m/sec2加速度<15m/sec2安装2Hz≤f<0.3mm加速度<1m/sec2LI(1.2/50的尖脉冲)瞬时耐压瞬时耐压瞬时耐压备注1:使用环境有变化时，以上数据有可能发生变化备注2:平均无故障时间(MTBF)是以适用于各种部件的MIL数据标准为基准计算得出.此数据涉及到一体化的变压器。各单元变频器。主控制板，监测仪器及冷却风扇。最后的括号中的数据为实际测定数据。无故障时间数据为根据MIL数据标准得出的保守性数据。在众多的实际应用中。东芝的大功率可变速装置的实际运行无故障时间以大幅度超过此数值。达到100.000小时以上。此产品适应以下标准IS09001—QUALITYASSURANCEJEM1122LowVoltageWiringinsidePowerDistributionPanel/ControlPanelJEM1459StructureandDimensionsofPowerDistributionPanel/ControlPanelJEM1267ProtectionClassofPowerDistributionPanel/ControlPanelJEM1334InsulationDistanceofPowerDistributionPanel/ControlPanelJEC2410PowerDeviceInverterEquipmentIEC529degreesofprotectionprovidedbyenclosure(IPCode)IEC146-1GeneralrequirementsandlinecommutatedconvertersIEC617GraphicsymbolsforDiagramsIEC61800-2IEEE519JISJapaneseIndustrialStandardsTOSVERT-MV第3页6000/6600V输出型时，单相单元变频器每一相为6级串联，为输出3000/3300V输出型单元变频器如图2.2.1.A所示，由将交流转换成直流的二极管整流器，以及将直流逆变图2.2.1.A单元变频器电路构成图TOSVERT-MV第4页2.2.2单元变频器串联输出单元变频器的交流输出电压变为635V后，3级串联时的相电压变为约1900V,再使这3组的相位分别错开120°,能够得到线电压3300V的高压电源。另外，串联后的输出电压波形，即使每个单元变频器的开关频率低，也能得到如图4.2.2.B所示的失真非常小的正弦波。即能够得到开关损失小的低失真的正弦波电源。W:Mm²-?单元变频器图2.2.2.A通过串联产生高压图2.2.2.B串联变频器输出电压波形(线间)2.2.3输入侧多相整流电路TOSVERT-MV第5页TOSVERT-MV为多台单元变频器串联的结构，得到三相高压，单元变频器的输入侧的三相整流器数量，也与单元变频器的台数相同。采用图2.1.1所示的3级串联方式时，可输出3000/3300V电压，整流器共计需要9台，输入变压器的次级线圈也需要9组，使次级线圈每3组的相位相差+20°,0°,一20°,变为18相整流，以减小电源侧高次谐波。输出6000/6600V时，需要18个单元变频器，每相6个串联，整流器共计需要18台，输入变压器的次级线圈也需要18组，每相三组每组两个次级线圈，每组的相位相差+20°,0°,-20°,变为18相整流，以减小电源侧高次谐波。另外，由于整流器为二极管整流器，因此电源功率因数也能够获得高功率因数。三.特性3.1输入端电流谐波特性输入端电流高次谐波-依据实测结果所得的数据高谐波次数157HarmonlcNom:*为奖质明要*置的应用提供T称电比能的称电照电面液附电同中其催卧材语姓的周3.2输出特性输出波形为近似正弦波.请参照下列实测输出电流，电压波形，以及高频波电流频率波形.此波形为输出杨率T%A00TOSVERT-MV第6页不需另设任何滤波装置以保护电动机及电缆.若电动机为标准电动机，且绝缘程度符合IEC60034-15标准，将完全可以承受3.3扭矩幅度·实现变压器次级的18脉冲整流■不需速度检测器的稳定运行不需设置升压变压器与低压变频器+低压电动机的驱动方式相比较，减小了变频器输出与电动机之■电源的瞬停以及瞬时电压降低时的对应电源的瞬停或瞬降(25%以上)在6秒以内恢复时，变频器可在电源恢复2秒后，在申机自由转动的基础上再加速.6秒以内电源未恢复时将被视为停电.■为用户着想的设计输入变压器为可搬出式设计无滤波器无功率因数补偿器与高-低控制相比输出电缆规格大幅度减小.大型LCO显示面盘上设有24个操作按键·单元变频器采用3层筐体结构单元变频器为控制部，功率元件部，电容元件部的3层筐体式结构组成，即可以各部分为单位进行更换，也为更换元器件提供了方便.■高功率·极小的谐波含有量使电动机的功率损耗减少.■高功率因数·采用二极管整流方式获得高功率因数(从变压器原边计算为95%以上)■高可靠性·主要关键部份采用东芝自行生产的高可靠性部件.■节能以它的可变速控制用自身的高效率为节能做出着贡献.第8页图4.1.1.C3.3kV500、700～900kVA柜子外形输入变压器柜变频器柜控制输出柜第10页第10页变频器柜控制输出柜图4.1.1.F6.6kV660kVA柜子外形(1)柜全部采用的是前面维护结构。背面不需要维护用空间。(2)以下部件不包括在上图4.1.1.A—F的尺寸中。。(3)柜的前面应确保1700mm以上的维护空间。表4.1.2.A装置尺寸和重量输出电压输出容量柜子尺寸[mm]概算质量K8TOSVERT-MV第12页输出电压输出容量柜子尺寸[mm]概算质量450044004400470042004800表4.1.2.B单元变频器尺寸和重量装置型式装置尺寸[mm概算质量TOSVERT-MV第13页装置结构的一般规格如表4.1.3所示。表4.1.3一般规格(结构)标准规格标准选择规格追加选择规格备注依照标准IEC,JIS,JEC,JEM周围条件温度注1湿度高度海拔1000m以下安装场所屋内振动粉尘正常的大气粉尘腐蚀性因素无腐蚀性气体。电线颜色JEM-1122(1994)但电子电路、装置内、特殊电线除外。尺寸0.5mm²以上但基板内及与基板相连的电线除外。使用螺纹ISO公制螺纹喷漆颜色盘表面JEM-1135(1982)Munsell5Y7/1指定色。(但仅与盘表面对应(不能变更操作面板的颜色)TOSVERT-MV第14页盘内装置及盘内安装板应使用电镀钢板或涂漆处理。盘结构前面维护，半封闭自立盘盘保护结构简易防尘结构，带底板(电缆引入孔开孔由工程施工人员进行)带手动开关应。带通道底座无通道底座空气滤清器门前面安装型(可以在关上门的状态更换)标牌用途标牌No.丙烯光刻器具标牌厂家标准(铝刻/贴标签)制造标牌铝刻(粘贴)注意标牌铝刻/贴标签其他控制盘的绝缘距离控制盘的耐电压控制电路1500V-1分主电路11KV(3300V时)主电路17.5KV(6600V时)模拟设定信号500V-1分4.2电气性能表4.2.A一般规格(电气)标准规格标准选择规格追加选择规格备注输出容量3kV或6kV但容量应按照输出电压比减小，减小比例为3/3.3或6/6.6。4200kVA4800kVA6000kVA被驱动电动机鼠笼型感应电动机源思指意是交流3300V电压波动:±10%交流3000V(3000V输出)电压波动：±10%交流6600V电压波动：±交流6600V电压波动：±10%交流6000V(3000V输出)电压波动：±10%交流3300V交流输入电压3300V时，在交流输入电压6600V时，在电源电压频率200V/50Hz或电压波动范围：±10%需要容量电源断路容量6kVA(三相)25kA以下路PWM频率(输出相电压で4.8kHz)再生方式不可再生其他过负载耐量100%-连续125%-60秒输出接地保扩有插座无有电话插口无有电动机冷却风扇电路无有盘内空间加热器无有盘内照明灯无展开图符号EC-617(JISCO301-系列1)装置的标准规格的额定值如表4.2.B所示表4.2.B额定值表(标准规格)输出容量输入电压输出电压输出额定电流发生的损耗V/f控制(无速度传感器)时的一般控制规格(电气)如表4.3所示。表4.3一般控制规格(V/f控制，无速度传感器)标准规格标准选择规格追加选择规格备注最高输出频率66Hz速度传感器(PG脉冲输出)无有性能基本控制方式无传感器矢量控制带速度传感器矢量控制运转控制范围频率精度(数字设定)模拟设定±0.5%(线性)需要信号隔离器通过速度估计进行速度控制，因此在负载状态输出频率会发生变化。频率分辨率(数字设定)模拟设定1/1000以上需要信号隔离器加速，减速时间0.1-3270秒，加减速独立TOSVERT-MV第17页运转规格瞬停再起动无有但从停电发生到恢复供电超过6s以上时，不能再起动。瞬停不停控制300ms以前标准装备特定频率跳变左边的动作设定通过系统参数的设定进行。DO输出使用数字信号输出(可编程)的3点中的1点。加减速速率折线设定S字速率加减速过负载自动频率降低速度到达DO输出外部速度基准追踪DO输出外部速度基准丧失DO输出外部速度基准丧失检测停止减速停止速度保持节能运转(2次方扭矩负载)TOSVERT-MV第18页表4.4通用规格标准规格标准选择规格追加选择规格备注传输接口无TOSLINE-S20(FO7型光连接器)TOSLINE-S20(FC型光连接器)DeviceNet需要选择基板计算机接口RS-232C(在盘面装备模式插口)盘面显示示灯READY:运转准备完成(绿)RUN:变频器运转中(绿)FAULT:重故障(红)ALARM:轻故障(红)字显示40文字(5×7点)-8行LCD英数显示操作器具照光式联锁开关1点操作开关2点(运转，故障复位)连接器计算机连接用RS232C模式插口检测管肢信号检查用7ch(14针)模拟信号输入(可编程)12位×2通道取样时间：4ms4-20mA或0-10V模拟信号输出(可编程)8位×2通道取样时间：4ms4-20mA或0-10V数字输入输出(可编程)输入8点DC24V-12mA输出3点MAXAC220V-0.8ADC110V-0.2A数字输出输入断路器跳闸输出1点MAXAC220V-0.8ADC110V-0.2A运转中(响输出1点输出断路器闭合输出1点存储卡设定参数的保存及装入功能故障数据的保存功能通过WWTOOL显示故障数据存储卡为选择。计算机参数设定，故障数据显示等第19页第19页产品代码的构成如以下所示6机型名称型式输出电压变频器容量选择S/V区分TOSVERT-MVCOMPACT输入电压输入输出容量以左对齐方式记入，不要的栏填入*A:V/f一定(简易无传感器矢量)控制B:标准矢量控制(PG)C:高性能矢量控制(分解E:S-NET传输(新型F07光连接器)F:S-NET传输(FC型光连接器，选项基板)G:TOSLINE-30传输H:RS-485传输K:R2补偿(11.13项参照)L:P-I/0(模拟)M:N:P:带插座Q:带电话插口R:有OHz运转S:电动机固定风扇电路记入有无特殊规格S:标准柜V:有特殊规格3:3kV级A3:330kVA05:500kVAA5:550kVA07:700kVA09:900kVA24:2400kVA30:3000kVA6:6kV级A6:660kVA08:800KVA24:2400kVA30:3000kVA36:3600kVA42:4200kVA48:4800kVA54:5400kVA60:6000kVA额定标牌的标示范围输出电压3.3kV输出容量1800kVA简易无传感器矢量控制S-NET使用其他以相关标准为准TOSVERT-MV第20页五.保护功能表5保护功能硬件软件重故障中故障轻故障自由运转停止减速停止停止请求警报交流过电流OCPU异常O外部安全开关OO盘面安全开关OO单元故障U_F,V_F,W_FO外部联锁OO过速度O输出频率溢出O主电源丧失MPSFO控制电源丧失O输入变压器过热O门开放O装置换气风扇停止定时器OO电流限制定时器OO过负载(5分钟)OO过负载(20分钟)OO输入断路器开放定时器ACP_TOO输出断路器开放(选项)ACSWOO输出开放ACNLOO低频过负载OO控制极封锁无法解除OO速度检测异常OOTOSLINE传输异常OOO工频开关断开OO速度基准丧失OOOOO电动机冷却风扇停止定时器(选项)M_FN_TOO输出侧接地检测(注3)OO电动机冷却风扇停止OO电流限制警报OO□装置换气风扇停止O□电动机过热(选择)OO电动机温度检测器异常(选项)MTMPSOO过负载警报OO□过负载速度降低OO装置换气风扇异常OO□电动机过热警报(选项)OO存储卡异常OO单元故障的详细内容直流过电压DC_OVO直流电压下降DC_UVO保险丝断线FUSEO单元变频器温度异常O控制电源丧失GPSFO单元变频器驱动基板异常CDMFO(注1)检测硬件：用硬件直接使所有IGBT变为关闭OFF状态的项目。软件：通过软件检测异常，进行保护连动动作的项目。(注2)连动动作有O标记和口标记的项目可以通过参数设定选择。标准设定为O标记一侧，设定为□标记一侧时，应对系统进行充分考虑。*标记是从装置侧使断路器跳闸的故障项目。(注3)在输入变压器的次级的电路接地时检测。为检测输入变压器的初级接地，需要在输入断路器侧进TOSVERT-MV第21页本装置和外部设备的接口可大致分为电源系统和控制系统。电源需要主电路输入3300V-50Hz(3000V-60Hz)(或，6600/6000V)和控制电源图6.1表示相关设备的推荐接地电路。接地的目的除确保安全外，还具有固定装置接地驱动装置的接地应为实施过A类接地工程的接地极。(驱动设备的接地电阻应小于10Ω),电动机的接地也应进行最短的配线。OSVERIOSVERI-MV>变压路团oE₄题机架梦地[电均只寸10mm2以上7电片只寸10mm2以上干缘从度身极地报的成防签离众在70m以内A之所机架R.(注1)电缆A的屏蔽应连接到输入断路器柜的接地端子。(注2)电缆B的屏蔽应连接到TOSVERT-MV的机架接地BUS(E1)。另外，应连接输出CTT的输入和输出电缆的屏蔽。(注3)电缆B’的屏蔽应连接到电动机的机架接地。(注4)电缆A和电缆B以及电缆B’的电缆应当分开。(使用分离的动力电缆桥架。或者不平行敷设。)(注5)没有输出CTT柜时，TOSVERT-MV输出侧电缆的屏蔽应分别连接到TOSVERT-MV的机架接地BUS(E1),以及电动机的机架接地。(注6)使用2台以上的TOSVERT-MV时，为避免相互干扰，建议将变频器装置的输入和输出，以及其他变频器装置与主电路电缆分离。(注7)将其他种类的驱动装置装在同一设备时，接地干线(Ep)应当分离。第22页第22页TB2-25TE2-19TB2-20TB2-25TE2-19TB2-20TB2-26TB2-27TH2-28TB2-12表6.1接地的种类A类10Ω以下避雷器A类10Ω以下特别高压机架B类10Ω以下变压器中性点、接地屏蔽点C类10Ω以下低压设备接地A类10Ω以下控制电路部件及控制基板外壳接地干线应进行最短配线C类10Ω以下PLC,控制用接地与电动机的连接使用带屏蔽的电缆时，必须在驱动装置侧连接接地。使装置的输出端子(U,V,W)与电动机端子(R,S,T)相连。此时，与电动机的旋转方向无关，装置的输出端子和电动机端子应原样(U—R,V一S,W—T)连接。电动机的旋转方向可以通过装置的参数进行设定，不要变更变频器输出6.3PI/O输入/输出作为外部的硬件信号输入，如图6.3.1所示，准备有8点(DI0～DI7)光耦合器输入缓冲器(PC)。该输入信号可根据行业对应参数CS_APL,分配到表6.3.1.2的DI_EXT1位进行使用。另外，通过选择，也可以单独分配各信号进行设定。+24V+24V二-4事D15AC_PD13RACSWIYSDI6D17DEXT"T-MVDI2一通常使用外部的24V电源用于这些输入接口。与驱动装置的内部通过PC(光耦合器)隔离。作为选项，可以使用驱动装置的24V电源。此时，应将TB2-26,29跳接，0V侧通过接点与TB2-12连接。通过驱动装置的24V电源，用于输图6.3.1PI/O/O输入输入分配备注主用途T-MV标准用户设定选项FR位号No.联锁1:联锁解除，0:联锁UVS运转条件1:条件成立EXT运转指令1:运转，0:停止HOLD保持指令1:保持指令BRTST制动器测试1:制动器释放指令输出ST_CLUTCH扭矩控制选择负载分担从动装置选择1:张力控制，0:速度控制(扭矩控制选择时)1:从动装置(扭矩控制),0:关闭。[厂家类型选择时使用]9F正转点动运转指令1:正转点动运转8R反转点动运转指令1:反转点动运转73速运转指令1:3速标准运转1速标准运转62速运转指令1:2速标准运转5B制动器指令1:制动器释放4FLD励磁指令1:励磁3BC制动器闭合指令0:制动器闭合2FEC场励磁指令1:强制励磁ON,0:强制励磁OFFEXRST外部复位1:外部复位LSBOR-TEN反卷指令1:反卷，0:正卷(扭矩控制时的扭矩方向)表6.3.1.3DI_EXT2(可被外部输入到15,14,8到0位)位号No.BP_CTT工频旁路接触器闭合外部信号输入用备用1冷却风扇停止(选项)装置内部信号冷却风扇停止接地故障变压器过热9门开放8备用0外部信号输入用7正转限制6输出交流断路器5电动机台数转换4紧急停止3电动机固定风扇2反转限制1输入交流断路器0制动器响应表6.3.2数字输出数据的比特构成位号No.内容FSP_LST_A速度基准丧失ON:速度基准丧失OFF:正常状态EALARM警报ON:轻故障(警报)OFF:正常状态DFAULT重故障ON:重故障OFF:正常状态CRNTD电动机运转中0N:电动机运转中OFF:停止BREADY运转准备0N:运转准备完成OFF:运转准备未完AUV运转条件ON:装置运转准备完成OFF:不可运转9FLDR励磁中ON:励磁(电流通电)OFF:无励磁8SYSRST系统复位ON:复位OFF:正常状态7不使用不使用6UVA运转条件ON:条件成立OFF:条件不成立5不使用不使用4ACILAC主电源投入自锁(选项)ON:交流主电源投入允许OFF:交流主电源投入禁止3电动机停止ON:旋转中OFF:停止2BR制动器指令ON:制动器接通OFF:制动器断开1BLR重故障ON:条件成立OFF:条件不成立0SOFT_STL软失速ON:软失速OFF:正常状态6.4模拟输入输出第25页TOSVERT-MV第25页图3.5.1.1表示输入电路。该输入为电压输入型，输入4—20mA信号时，在TB2-8和TB2-9之间使用510Ω电阻进行电平转换。然后设定增益和零点补偿。该信号与控制电路直接相连，因此在噪声恶劣的环境中，建议使用隔离装置。数据存储目的(用途)数据存储目的(用途)补偿数据存储目的(用途)补偿增益TB2-8TB2-9AIN2TB2-7TB2-6十6.4.2模拟输出作为通用模拟输出，有AOUT1,AOUT2等2个通道，从输入输出基板(ARND-8126A,B)输出。输出数据可以从表3.5.2.1所示的菜单中选择。这是将希望的数据的代码编号，指定为设定<例>从AOUT1将速度反馈以100%速度作为8V的信号输出。从AOUT2将电流反馈以100%电流作为3V的信号输出。$AOUT2CODE:设定8按照I1_F信号确定的增益输出。SAOUTLLCODEAOT2$AOUT2_CODET2-4T2-5T2-2图6.4.2通用模拟输出的构成表6.4.2.1模拟输出代码代码数据名称100%计数备注0选项分别设定分别设定与AOUT1,2对应的输出数据名称、增益、零点补偿。1速度基准(速率后)第26页TOSVERT-MV第26页225,000/100%8V/100%速度反馈34,000/100%扭矩基准44,000/100%扭矩电流基准54,000/100%扭矩电流反馈6FI,R8V/100%磁通基准74,000/100%1次电流基准84,000/100%1次电流反馈9FREQ8V/100%频率6.4.2.2计测用模拟输出作为计测用模拟输出，有D/A1—D/A5等5通道，可通过盘内的模拟检测、PC接口基板(ARND-8117)的检测管进行测量。图3.5.2.2表示其构成。输出的数据、增益和补偿可以在操作面板或计算机画面设定。D/A1D/A1D/A2D/A3D/A4D/A5D/AID/A2D/A3D/A4D/A5Q图6.4.2.2计测用模拟输出的构成该设定是在操作面板或计算机的画面上进行的，用于计测，不是参数。最后使用的输出状态保持到下次设定变更之前。七.所用器件及推荐的备件表7.1定期更换推荐部件品名推荐更换周期备注冷却风扇3年空气滤清器6个月也可清洁铝电解电容器主电路7年TOSVERT-MV基板内7年控制电源装置7年保险丝主电路7年控制电路7年基板内7年单元变频器驱动基板ARND-8207A表7.2通用推荐备件品名形式/额定现用数推荐备件备注通用通用率最少数基板控制基板CTRARND-2650A各1各1门信号分配基板GSDARND-2667A各1各1光门信号基板OLBARND-8128B各3各6光门信号主板OLB-MBARND-2668A各1各1外部输入输出基板XIOARND-8126A(B)各1各11显示操作装置盘面显示操作装置各1各1模拟检测/PC接口ARND-8117A各1各11电源装置各1各1各1各1接地检测装置绝缘基板ARNI-755E各1各11控制保险丝各2各22PT用保险丝各3各3存储卡MCM33706DFF(各1)(各1)1升降机带ML2023-TB-HK-J适配器更换用变压器适配器表6.5