高压变频器培训讲义

1、第一部分 通用变频器基础知识,一 变频器的概念,是一种控制交流电机的装置. 它将固定电压，固定频率 的电源转换为电压可变，频率可变的电源。 变频器控制对象为通用交流电机。,交流电机模型,等效,电机调速的方法,N = 60 f1 (1-s)/ p f 1= 电机供电频率，S = (n1-n)/n1 转差率，P = 电机极对数,二 电机调速分类,改变电机的极对数 改变电机的转差率 转子串电阻调速 定子调压调速 电磁转差离合器调速 转子串级调速 改变电机的供电频率，即变频调速,电机调速分类,三 保持磁通恒定的必要性,电机在额定速度下都应保持磁通恒定 磁通太强-电机励磁电流过大 磁通太弱-电机铁芯利用

2、不充分，输出力矩下降。,四 变频器的基本原理,E=4.44 f1 K N f1 - 电机频率。 N - 每相绕组匝数 - 电机气隙磁通 K - 与绕组有关的常数 =E/(4.44*K*N*f1)=K*(E/f1) K*(U/f1) VVVF- 变压变频同时进行是电机正常运行的需要,调压调频曲线,通用变频器的基本结构,整流器 中间直流环节 逆变器 控制电路,整流器,三相全波半控整流： 效率略低，可省去充电限幅电路。 斩控式整流器（PWM整流器）： 效率高，功率因素可调，能量可回馈电网 三相全波桥式二极管整流： 效率高，成本低，控制简单,六脉波整流电路,直流环节,也称滤波或储能环节 由电感或电容组

3、成 用于负载与整流器之间的无功功率的缓冲 抑制直流侧电压或电流的脉动,电容,电感,逆变器,将直流电压或电流转换成频率、电压可变的交流电 器件工作于开关状态 每个器件并联续流二极管 器件为全控型（GTR，GTO，IGBT，IGCT等）,通用变频器的分类,按主回路结构形式： 电流源型 电压源型 按控制方式分： U/f控制 转差频率控制 矢量控制 直接转矩控制 按输出电压调节方式分类 PAM(脉冲幅值调制方式) PWM(脉冲宽度调制方式) 按采用的功率器件分类 BJT(双极晶体管) GTO(门极可关断晶闸管) IGBT(绝缘栅双极晶体管) 其他,变频器结构图（三相输入单相输出）,3,1,2,T1,T

4、2,+,+,Q4,Q1,Q2,Power Output,of Cell,IGBTQ1-Q4,Q3,整流部分,直流环节,逆变部分,A,B,C1,IGBT工作原理,当Q1、Q4同时闭合时，电机上的电压为A点高，B点低；Q2、Q3同时闭合时，则电机上的电压为A点低B点高。这样和连续不断地交替开合，在电机两端就形成了一交变电压，也就是交流电。,功率单元输出波形图,罗宾康完美无谐波变频器原理及结构,第二部分罗宾康高压变频器原理,该变频器为单元串联，移相式PWM，电压源型高压变频器，36脉波整流，13电平输出（相电压，对6KV变频器而言）,A相波形图（三个单元叠加）,线电压波形图,完美无谐波变频器硬件组成

5、,完美无谐波变频器变压器部分,变压器,变压器部分的安装接头和主要器件,用户输入/输出部分,用户输入/输出接线,单元和控制部分,控制部分 （后面）,单元部分,NXG控制硬件电子插件箱,NXG控制硬件电子插件箱,NXG 控制硬件,NXG 控制基于PC结构 所有电路板插入一个ISA总线底板上: CPU板 模/数转换板 通讯板 系统接口板 调制板 光纤接口板 插件箱外部: 信号调理板, 用户输入/输出板 中压旁路板 电源 (DCR控制, WAGO, and Hall Effect),NXG 控制硬件CPU 板前视图,Intel Pentium MMX CPU 266 MHz,以太网口,VGA,键盘,U

6、ser I/O,芯片组: Intel 430 TX,NXG 控制硬件CPU板后视图,CompactFlash 模块,SDRAM 模块 64MB,CPU 板,CPU: Intel Pentium MMX CPU 266 MHz 系统内存: 两个 144-pin SODIMM RAM 插槽 支持 8M-256MSDRAM 内存 Compact Flash IDE接口盘 用于存储: 变频器控制软件 系统程序 配置文件, 内置以太网控制器: Intel SB82558/SB82559, RTL-8139; 10/100 Mbps,NXG 控制硬件A/D转换板,NXG控制硬件 A/D转换板,ISA 总线

7、基板能插入最多3块A/D转换板。 模块 #1: 未定义 模块 #2: 脉冲编码器板，用于闭环矢量控制。 模块 #3 ADC: 40 路通道, 12 bit, 10Sec 转换时间, 同时5路采样 输入/输出电流检测 输入/输出电压检测,NXG 控制硬件系统接口板,Interface to Signal Conditioning Board,Interface to Analog I/O Board,Interface to Digital Modulator Board,NXG 控制硬件系统接口板,为所有模拟量提供信号调理。 检测电机实际电压 检测电机实际电流 检测变频器输入电压 (线电压)

8、检测变频器输入电流 (线电流) 变频器硬件过流设定 电源故障监视 提供所有电压/电流的测试点 与ISA总线无通讯联系，仅从ISA获取电源（+-12V）,集成A/D板与SIB的新型系统接口板,罗宾康完美无谐波变频器最新产品采用了数字A/D板与SIB合二为一的新型系统接口板,该板集成了A/D板与SIB的所有功能.,新型系统接口板正面,新型系统接口板反面,NXG 控制硬件数字调制板,调制器 FPGAs,旁路控制 FPGA,至光纤接口板,中压旁路板接口 (光纤),ISA总线,系统接口板插座,数字调制板,基于EPLD 芯片 结构灵活 与功率单元的通讯速率达到10us 故障处理及单元通讯管理 旁路控制 接

9、受并处理来自CPU板的电压指令，使输出波形平滑。 可为多达24个单元提供移相式PWM控制， 并且PWM频率可调 (IGBT 开关) 频率范围: 200 - 1200Hz 采样频率: 3.0 - 6.0kHz (根据开关频率及单元数目自动调节) 在板电池后备 RAM (60KB). 用于存储历史记录，故障记录，累计耗电量，及其他需要在电源丢失后保持的变量。 处理电源故障及硬件过流故障。,NXG 控制硬件光纤接口板,单元光纤接口,数字调制板 接口,NXG 控制硬件光纤接口板,每块板能提供多达12个单元的接口 通过一个60芯扁平电缆与数字调制板连接 输入/输出信号经过缓冲处理 ISA 总线金手指仅提

10、供+-5V电源 光纤收/发器最高工作频率高达 20MHz 上电时防止误发光信号，直到系统就绪。 光纤输出使能信号由数字调制板发出,集成光线接口板与数字调制板的新型数字调制板,罗宾康完美无谐波变频器最新产品采用了数字调制板和光线接口板合二为一的新型数字调制板,该板集成了数字调制板和光线接口板的所有功能.,新型数字调制板正面,新型数字调制板反面,NXG 控制硬件信号调理板,电压/电流检测信号接线端子,系统接口板插头,使能继电器 120V and 24VDC,输入/输出电流 隔离CT,NXG 控制硬件信号调理板,标准DIN卡轨安装 120VAC or 24VDC 使能继电器输入 输入/输出电流备有二

11、次隔离CT 备有接线端子用于检测信号及负载电阻接线,NXG 控制硬件中压旁路板,至数字调制器的光纤接口,旁路控制 FPGA,连接到每个单元的旁路接触器线圈,NXG控制硬件中压旁路板,该板能控制多达18个单元旁路接触器 通过光纤接口与数字调制板通讯 由功率单元柜中的专用电源供电 内置故障安全保护 该板在所有完美无谐波变频器中通用,NXG 控制硬件旁路电源板,NXG 控制硬件旁路电源板,输入电源（630V）由隔离变压器的二次侧直接提供 提供两路输出： 36VAC，用于中压旁路板 72VDC，用于旁路接触器线圈,NXG控制硬件旁路接触器,NXG 控制硬件用户输入/输出模块,Modbus 总线藕合器,

12、开关量输入,模拟量输入,开关量输出,终端模块,NXG 控制硬件用户输入/输出模块,所有的用户输入/输出由WAGO I/O 系统支持 Wago 系统与CPU之间通过速度高达115K BAUD的高速MODBUS总线交换信息 系统支持: 模拟量 I/O 开关量 I/O 继电器 I/O 输入/输出模块通过简单的插到DIN卡轨上即可添加到系统中,NXG 控制硬件用户输入/输出模块,模块色标：WAGO I/O 系统中，不同功能的模块用不同颜色表示。 红色-开关量输出模块 黄色-开关量输入模块 蓝色-模拟量输出模块 绿色-模拟量输入模块 无色-特殊功能模块,变频器的键盘与显示,变频器的键盘与显示,故障复位键

13、 FAULT RESET,功能： 用来清除变频器可能产生的故障状态。 用来确认变频器可能产生的报警状态。 故障指硬件和软件监测到致命错误，此时变频器禁止运行。 报警指硬件和软件监测到非致命错误，所以并不禁止变频器运行。,自动键AUTOMATIC,功能： 用来将完美无谐波变频器设定到自动模式。,手动停止键MANUAL STOP,功能： 用来将变频器切换到停止模式。,手动起动键MANUAL START,功能： 用来将变频器切换到手动控制模式。,数字键,功能： 输入安全操作密码 快速菜单操作（根据指定的菜单名每个数字键上方的绿色文字直接进入10个基本菜单） 根据标识号码直接进入所有菜单、子菜单、参数

14、和选择列表（具有相应的权限） 改变参数值,确认/取消键ENTER/CANCEL,确认键功能： 选择子菜单 进入参数值编辑模式 编辑完成后接受输入的新参数值 取消键功能： 退出菜单系统 编辑模式下放弃对参数值所作的任何修改,换档功能键SHIFT,功能： 用来实现键盘按键的第二功能。 进入“快速菜单” （按SHIFT+主菜单号码0-9） 取消操作（SHIFT+ENTER） 输入十六进制数字A-F（编辑参数或输入密码时，按SHIFT+1到 SHIFT+6） 根据ID号码进入菜单、参数或选择列表（SHIFT+） 返回当前菜单/子菜单的顶部（SHIFT+） 到当前菜单/子菜单的底部（SHIFT+） 将当

15、前安全级别复位到0（按SHIFT + + SHIFT + + SHIFT + ） 将参数值恢复到出厂值（SHIFT + ）,箭头键,功能： 浏览菜单结构 卷动参数列表 增大/减小参数值（编辑模式下） 手动移动到下一位（编辑模式下） 增大（）或减小（）变频器速度设定值（本地手动模式下） 清除密码（按Shift+三次） 进入菜单操作模式（Shift+）,变频器的维护与维修,安全注意事项,在做任何维护和检修工作之前，严格按照操作规程。 确认无发热元件和不带电之前，千万不要触摸柜内任何部位。 不要以为关断输入开关后柜内就不存在电压了，电压仍然存在于输入开关的端子上。 同样，其它地方也可能有电压存在。

16、操作时保持单手操作，穿戴安全防护鞋，带防护眼镜，并有其他人在场。 不要将接地（即非绝缘）的万用表或示波器接到完美无谐波系统。 不要带电连接或断开任何表计、电缆和印刷线路板。 不要移去保护罩（标有高压符号）或试图测量保护罩下的电路。 在检修功率单元时，一定要将高压切断并将其下端可靠接地，然后方可打开高压柜门 ，并检查所有单元的“charge”灯完全熄灭才能接触功率单元。 不要使中压误送到变频器的输出端，这样会使变频器严重损坏。 不要用高压摇表测量变频器的输出绝缘，这可能会使功率单元中的开关器件受损。 在柜内靠近或接触元器件时要消除静电（ESD）。印刷线路板上有许多元件对静电很敏 感。接触或维护对

17、静电敏感元件的工作只能由阅读并理解专门静电技术的专业人员完 成。 静电可通过戴静电手镯或触摸接地的金属片来消除。 在变频器工作时千万不要断开风机电源，这将引起变频器过热和或单元损坏。 不要将易燃材料存放在变频器柜里面、上面或附近，包括设备图纸和用户手册。 请仔细阅读用户手册有关安全的章节，以保证维修人员及设备的安全。,日常维护,经常检查室内温度，通风情况，注意室内温度不要超过40度。 室内保持清洁卫生。 经常检查变频器是否有异常声响、异味，柜体是否发热。 经常用一张A4纸检查变压器柜、功率柜进风口风量（A4纸应能被 过滤 网牢牢吸住），如有问题及时排除（更换或清洗过滤网或检查风扇是否 有问题）。 特别注意进风口不要有蒸气、雨雪吸进，否则会严重损坏变频器。 建议变频器投入运行头一个月内，将所有进出线电缆及功率单元之 间 连接电缆紧固一遍，以后每六个月定期紧固一遍（包括控制线），并用 吸尘器将柜内灰尘清除干净。 经常记录变频器运行情况（运行模式、电压、电流、速度、