东芝高压变频器技术说明书.docx
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东芝高压变频器技术说明书
目 录
1．设计标准………………………………………………………………………..2
1.1设计基准………………………………………………………………………..2
1.2适用标准………………………………………………………………………..2
2．电路结构………………………………………………………………………..3
2.1主电路的构成…………………………………………………………………..3
2.2单元变频器……………………………………………………………………..3
2.2.1单元变频器主电路构成………….………………………………………….3
2.2.2单元变频器串联输出………………………………………………………..4
2.2.3输入侧多相整流电路………………………………………………………5
3．特性……………………………………………………………………………..5
3.1输入端电流谐波特性…………………………………………………………..5
3.2输出特性……………………………………………………………………….5
3.3扭矩幅度………………………………………………………………………..6
3.4变频器的整体特点……………………………………………………………..6
4．主要性能………………………………………………………………………..8
4.1结构性能………………………………………………………………………..8
4.1.1柜子结构图……………………………………………………….…………..8
4.1.2装置外形尺寸和重量……………………………………………………….12
4.1.3装置结构的一般规格……………………………………………………….14
4.2电气性能………………………………………………………………………15
4.3控制性能………………………………………………………………………17
4.4通用规格………………………………………………………………………18
4.5产品代码………………………………………………………………………19
5．保护功能………………………………………………………………………20
6．接口……………………………………………………………………………21
6.1电源接口和接地……………………………………………………………..21
6.2电动机的接口………………………………………………………………..22
6.3ＰＩ／Ｏ输入/输出………………………………………………………..23
6.3.1ＰＩ／Ｏ输入…………………………………………………………23
6.3.2ＰＩ／Ｏ输出…………………………………………………………..24
6.4模拟输入输出………………………………………………………………...25
6.4.1模拟输入…………………………………………………………………..25
6.4.2模拟输出…………………………………………………………………..26
7．所用器件及推荐的备件……………………………………………………..27
一．设计标准
1.1设计基准
参数标准
寿命15年
保护易发生故障的所有部分
平均无故障时间（MTBF）50，000小时
平均修理时间30分钟
耐冲击能力运输
2Hz£f<9Hz
振动幅度<3.5mm
9HZ£f<200Hz
加速度<10m/sec2
200Hz£f<500Hz
加速度<15m/sec2
安装
2Hz£f<0.3mm
振动幅度<0.3mm
9Hz£f<200Hz
加速度<1m/sec2
耐高压冲击量LI（1.2/50的尖脉冲）
3.3KV系列＝20KV瞬时耐压
6.6KV系列＝40KV瞬时耐压
11KV系列＝60KV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。
1.2适用标准
此产品适应以下标准
IS09001－QUALITYASSURANCE
JEM 1122 LowVoltageWiringinsidePowerDistributionPanel/ControlPanel
JEM 1459 StructureandDimensionsofPowerDistributionPanel/ControlPanel
JEM 1267 ProtectionClassofPowerDistributionPanel/ControlPanel
JEM 1334 InsulationDistanceofPowerDistributionPanel/ControlPanel
JEC 2410 PowerDeviceInverterEquipment
IEC 529 degreesofprotectionprovidedbyenclosure（IPCode）
IEC 146-1 Generalrequirementsandlinecommutatedconverters
IEC617GraphicsymbolsforDiagrams
IEC60146-1-1
IEC60146-1-3
IEC60726
IEC61800-2
IEEE519
JISJapaneseIndustrialStandards
二．电路结构
2.1主电路的构成
图2.1.1表示TOSVERT-MV3000/3300Ｖ输出型的电路构成。
从外部交流电源，经过装置内的变压器向输出为单相的单元变频器提供交流电。
这些单相单元变频器每一相3级串联，再将其进行三相Ｙ接线，转换为电动机所需的三相交流电力（频率、电压）。
单元变频器
图2.1.1TOSVERT-MV电路构成图
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输出型的2倍的电压。
2.2单元变频器
2.2.1单元变频器主电路构成
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，以及将直流逆变为交流的ＩＧＢＴ逆变器构成。
图2.2.1.A单元变频器电路构成图
通过图2.2.1.A的Ｕ，Ｙ和Ｖ，Ｘ的组合，对ＩＧＢＴ进行交互选择，可以输出正的电压和负的电压。
而且通过使Ｕ，Ｙ和Ｖ，Ｘ开/关（ＯＮ／ＯＦＦ），如图2.2.1.B所示，可以产生开关的交流电压。
而且，通过单元变频器的串联，能够提供台阶状的近似正弦波。
图2.2.1.BＰＷＭ波形
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。
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°，－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157111317192325
%电流1001.40.50.60.51.10.60.30.5
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.此波形为输出频率50Hz时的实测波形.
变频器的输出侧将会产生无效的尖波电压,但这一电压值被限制在一个IGBT单元变频器的输出电压750V的水准上.此电压的电动机上的反射值推测在输出电压值（750V）的0.2-0.7倍之间.东芝PP7微机系统可保证使不仅在相间,而且在线间的每各单元变频器形成的此电压值不会发生重叠,故不会给标准电动机以及电缆造成任何不良影响.
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TOSVERT-MV变频器所发生的这一无效尖波的冲击.
3.3扭矩幅度
需要注意的是,变频器输出将会产生扭矩波动,从而出现电动机,负载轴扭动现象.造成这一情况的原因是因为变频器的输出电流中所含的杂波电流值并非完全为零.但由此产生的最大电动机转矩波动值不超过一般水准的2-3%.
3.4变频器的整体特点
■电源侧谐波电流值极小
·实现变压器次级的18脉冲整流
·达到IEEE-519规格标准
·不需另设滤波器
■不需速度检测器的稳定运行
·不需设置速度检测器
·附有矢量演算的新式V/F控制,使运行更加稳定.
·附有速度检测器（选用件）的矢量控制,可达到更加精密的控制程度.
■TOSVERT-MV可驱动标准电动机
·可驱动原设电动机
独特的多段电平PWM控制,将高频开关所产生的杂波扼止在最小值,同时使输出电流基本上成为正弦波.故不需加设滤波器,也可驱动包括原设电动机在内的标准电动机.
·直通式（高-高式）驱动方式
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间电缆的规格.
·可应用在成型机等恒定转矩的负载机械上.
·可做为电动机的软起动器使用
用工频电源起动惯性GD²大的负载的电动机时,会出现电动机电流上升,电源电压下降等问题,起动频率受到限制,使用该变频器起动可避免以上问题.
■电源的瞬停以及瞬时电压降低时的对应
·瞬停不停机控制
在出现电源电压突然停电或电压降低（25%以上）时,此时间在不超过300ms的情况下,变频器可维持运行,变频器将自动将输出电流的转矩电流部分压低以确保变频器的运行.但这时电动机的转速将会有所下降.电源电压恢复正常后,变频器自动恢复正常运转.
·瞬停再起动控制（选用）
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,在电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
·工程设计,施工简单
输入变压器为可搬出式设计
无滤波器
无功率因数补偿器
可使用标准型电动机
与高-低控制相比输出电缆规格大幅度减小.
·容易操作及监视
大型LCO显示面盘上设有24个操作按键.
■易维修,保养的设计
·前面维修,保养式
任意一个单元变频器都可由控制柜的前面抽出.
·风冷方式
在每个柜子的顶部设有供此柜冷却用的风扇.
在柜门上设有空气过滤罩,可在运行中拆下,清洗.
·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
·高于传统的可控硅变频器.
·极小的谐波含有量使电动机的功率损耗减少.
·无输出变压器是提高功率的因素之一.
·高电压,大容量的IGBT开发,使元件数量减少,功率提高.
■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.
·多年的可变速系统的设计,生产经验.（从低压小功率到高压大功率）
·采用东芝公司为大容量电力电子设备专门设计的高性能32Bit（PP7）微机系统,使控制部分回路部件大幅度减少.
·采用大容量,高耐压（1700V）IGBT,使主回路简节化.
■节能
·TOSVERT-MV以它的可变速控制用自身的高效率为节能做出着贡献.
四．主要性能
4.1结构性能
4.1.1柜子结构图
由输入变压器柜，变频器柜，控制输出柜构成，全部可以从前面维护。
以下尺寸不包括通道底座、悬挂通道、顶棚风扇的尺寸。
输入变压器柜变频器柜控制输出柜
图4.1.1.Ａ3.3ｋＶ330ｋＶＡ柜子外形
输入变压器柜变频器柜控制输出柜
图4.1.1.Ｂ3.3ｋＶ550ｋＶＡ柜子外形
输入变压器柜变频器柜控制输出柜
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
图4.1.1.Ｄ3.3ｋＶ1200～1800ｋＶＡ柜子外形
输入变压器柜变频器柜控制输出柜
图4.1.1.Ｅ3.3ｋＶ2400，3000ｋＶＡ柜子外形
输入变压器柜变频器柜控制输出柜
图4.1.1.Ｆ6.6ｋＶ660ｋＶＡ柜子外形
输入变压器柜变频器柜控制输出柜
图4.1.1.Ｇ6.6ｋＶ800-1100ｋＶＡ柜子外形
输入变压器柜变频器柜控制输出柜
图4.1.1.Ｈ6.6ｋＶ1000～1800ｋＶＡ柜子外形
输入变压器柜变频器柜变频器柜输入变压器柜控制输出柜
图4.1.1.Ｉ6.6ｋＶ2400～3600ｋＶＡ柜子外形
输入变压器变频器柜变频器柜输入变压器柜控制输出柜
图4.1.1.Ｊ6.6ｋＶ4200～6000ｋＶＡ柜子外形
［结构概述］
（1）柜全部采用的是前面维护结构。
背面不需要维护用空间。
能够与墙壁贴紧，但根据施工情况，有时会发出振动声音。
（2）以下部件不包括在上图4.1.1.A—F的尺寸中。
。
・通道底座
・风扇罩
・手柄等突起物
（3）柜的前面应确保1700ｍｍ以上的维护空间。
4.1.2装置外形尺寸和重量
表4.1.2表示装置（柜，及单元变频器）的尺寸和重量。
表4.1.2.Ａ装置尺寸和重量
输出电压
[kV]
输出容量
［kVA］
柜子尺寸［ｍｍ］
概算质量
［ｋｇ］
宽度Ｗ
进深Ｄ
高度Ｈ
3300
330
2800
900
2300
500
2800
1000
2300
3500
550
2800
900
2300
700
2800
1000
2300
3500
900
1200
4200
1000
2300
7000
1500
1800
2400
5000
1500
2300
9400
3000
输出电压
[kV]
输出容量
［kVA］
柜子尺寸［ｍｍ］
概算质量
［ｋｇ］
宽度Ｗ
进深Ｄ
高度Ｈ
6600
660
3300
900
2300
4500
800
4400
900
2300
6000
1100
4400
900
2300
7000
1400
4700
1000
2300
7000
1800
2400
7800
1000
2300
13400
3000
3600
4200
9400
1500
2300
18300
4800
5400
6000
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
［ｋｇ］
宽度Ｗ
进深Ｄ
高度Ｈ
1P
240
630
489
42
2P
402
709
504
70
3P
420
1037
527
120
注）以下部件不包括在上表4.1.2.Ａ的尺寸中。
・通道底座
・风扇罩
・手柄等突起物
4.1.3装置结构的一般规格
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）
项目
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
0～40℃
注1
湿度
5～85%,不结露
高度
海抜1000m以下
安装场所
屋内
振动
10～50Hz0.5G以下
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）
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
JEM-1459（1992）
盘保护结构
JEM-1267（1986）,IEC-529
IP20
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
通过顶板罩、门的袋状结构，能够与IP30对应。
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
JEM-1334（1988）
IEC,UL
控制盘的耐电压
JEC-2410（1998）,IEC-146-1
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
注1：
周围条件的详细情况，请参照TOSVERT-MV安装注意事项（6E3A4148或6E3A4149）的“2.安装环境”。
4.2电气性能
装置的一般规格（电气）如表4.2.A所示。
表4.2.A一般规格（电气）
项目
标准规格
标准选择规格
追加选择规格
备注
输出容量
3.3kV
6.6kV
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。
330kVA
500kVA
550kVA
700kVA
900kVA
1200kVA
1500kVA
1800kVA
2400kVA
3000kVA
660kVA
800KVA
1000kVA
1100kVA
1400kVA
1800kVA
2400kVA
3000kVA
3600kVA
4200kVA
4800kVA
5400kVA
6000kVA
被驱动电动机
鼠笼型感应电动机
主电源
输入电源电压和波动范围
3.3kV
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：
±10%
6.6kV
交流6600V
电压波动：
±10%
交流6000V
（3000V输出）
电压波动：
±10%
交流3300V
电压波动：
±10%
输出电
压
3.3kV
交流输入电压3300V时，在变频器输出端应小于AC3300V
6.6kV
交流输入电压6600V时，在变频器输出端应小于AC6600V
控制电
源
电源电压频率
200V/50Hz或
200/220V/60Hz
电压波动范围：
±10%
需要容量
电源断路容量
6ｋVA（三相）
25kA以下
主电路
PWM频率
800Hz
（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
150%,175%,200%,
225%,250%
输出接地保护
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（JISC0301-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
［KVA］
输入电压
[Vac]
输出电压
[Vac]
输出额定电流
[A]
发生的损耗
[kW]
330
3300
3300
57.7
11
500
88
16
550
96.2
18
700
125
22
900
158
29
1200
210
35
1500
263
44
1800
315
53
2400
420
66
3000
525
76
660
6600
6600
57.7
22
800
70
27
1000
88
32
1100
96.2
36
1400
125
44
1800
158
57
2400
210
71
3000
263
89
3600
315
106
4200
368
124
4800
420
132
5400
473
148
6000
525
152
注：
发生损失为空调设备设计用的损失。
包括输入变压器的损失。
4.3控制性能
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）
项目
标准规格
标准选择规格
追加选择规格
备注
最高输
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