高压变频技术手册Word格式文档下载.docx
《高压变频技术手册Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高压变频技术手册Word格式文档下载.docx（61页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
装有主控部件，控制变频调速系统的工作并处理通过采集获得的数据，具备各类数据通信和DCS控制接口功能。
1.1.3产品技术参数
表3-3ZINVERT系列智能高压变频调速系统产品参数表
电压等级
3kV，6kV，10kV
输
出
过载能力
100%额定电流连续；
130%额定电流1min；
180%额定电流0sec；
电压
SPWM叠加波形，标准正弦，0V~Un（标称额定输出电压值）连续可调
频率
0~50HZ或0~60Hz可调
频率分辨率
0.01Hz
电流谐波THD
小于2%（满载时）
入
相数、频率
三相；
50/60Hz
允许频率波动
频率：
-5~+5%
波动电压波动
电压：
-15~+15%以内正常运行；
-15%~-35%降额连续运行
功率因数
>
0.96（20%负荷以上）
电流
符合国家标准GB14549-93及IEEE519-1992电能质量标准的要求
控
制
系统控制器
TI公司电机控制专用DSP芯片
控制电压
AC220V/DC220V；
AC380V，交流电源为三相电源，功率10kVA
启动频率
0.1~10Hz（可设定）
输入/输出接口
16数字量输入/16数字量输出
2模拟量输入/2模拟量输出（4～20mA或0～5V/10V信号）
通讯接口
RS232，RS485，CAN网络
信号隔离方式
光电隔离
控制信号传输
光纤传输，编码转换
精度
频率稳定精度0.1%；
电压精度±
2%
效率
额定输出时>
97%，额定输出20%~88%时>
95%，
转矩提升
０~10%额定电压（可设定）
加减速时间
0~3000sec可设定
瞬时掉电再启动
再启动方式可选，等待时间0.1~30秒（可设定）。
PID功能
手动设定参数值：
P：
2~850%；
I：
0.5~350sec；
D：
1~200sec
自整定
内置PLC采用自适应模糊控制，智能调节，系统响应速度快，精度高，稳定性好，PID参数自动调节，大大简化了现场调试工作量
最小分辨率
传感器量程1%
稳态精度
由设定精度误差及传感器精度决定
运
转
运转操作
面板按键、远端开关指令控制
频率设定
面板设定、远端电流模拟控制
运转状态输出
故障、报警接点输出
显
示
LED显示
运行状态、信号指示
数码管显示
输出频率、电压、电流、功率（可选其一）
LCD显示
输出频率、电压、电流、功率、功率因数；
输入电压、电流、功率、功率因数；
故障/报警及其记录；
参数设定；
波形显示、谐波分析等
安全防护
防护措施
电磁五防、闭锁
内部接地电阻
≤0.1Ω
接地网电阻
要求用户系统地网电阻≤4Ω
保护功能
过流、短路、接地、过压、欠压、过载、过热、电动机过载、缺相、IGBT击穿或短路、单元故障等
故障切换
系统旁路切换功能，单元旁路功能
噪声
电磁噪声小于70dB，总噪声小于90dB
环
境
使用场所
室内，海拔1000m以下，无腐蚀性、爆炸性气体、灰尘，无阳光直射
温度/湿度
温度：
－5~+45oC；
湿度：
20~90%,变化率<
5%/h,无凝露
振动
10~150HZ，0.5g以下
存放条件
-20~70oC
外壳防护等级
IP20
冷却方式
风冷
1.2系统组成结构与工作原理
ZINVERT系列智能高压变频调速系统采用功率单元串联技术解决器件耐压问题，级间SPWM信号移相后叠加，提高了输出电压谐波性能、降低输出电压的dv/dt；
通过电流多重化技术提高输入侧谐波性能，减小对电网的谐波污染；
主控制器采用双数字信号处理器（DSP）、可编程门列阵（CPLD和FPGA）为核心，配合数据采集单元、单元控制器和光纤通信回路以及工艺控制需要可选的可编程逻辑控制器（PLC）构成控制系统。
1.2.1系统组成与原理
ZINVERT系列智能高压变频调速成套系统主要由整流变压器、功率逆变柜及控制柜组成，实际使用时还可按用户要求配套旁路切换柜。
1.2.1.1整流变压器
整流变压器副边绕组相互隔离，并采用移相延边三角形接法，保证系统工作在20%负载以上时电网侧功率因数保持在96%以上。
1.2.1.2功率单元电气原理
图4-1系统功率单元图
功率单元主要由三相桥式整流器、滤波电容器组、IGBT逆变桥（H桥）构成，同时还包括功率器件驱动、保护、信号采集、光纤通讯等功能组成的控制电路。
通过控制IGBT的工作状态，输出PWM电压波形。
其电气原理如图4-1所示。
单元输出电压如图4－2所示。
图4-2单元PWM输出
1.2.1.3功率单元的串联
ZINVERT系列智能高压变频调速系统是由多个功率单元经过移相串联而成。
电压叠加原理类同于“电池组叠加”技术，以6kV每相六单元串联为例，如图4-3所示。
每个功
率单元输出交流有效值Vo为577V，相电压达到3464V，线电压为6000V。
输出相电压波形如图4-4所示。
图4-36kV系统输出电压叠加示意图
图4-4输出相电压波形
1.2.2控制系统
ZINVERT系列智能高压变频调速系统的控制采用开环恒压频比控制，主控制部分以双数字信号处理器（DSP）为控制核心，辅以可编程逻辑器件（CPLD/FPGA）、AD采样和模拟输入输出单元、数字量输入输出接口。
由液晶（LCD）显示器、LED指示和键盘组成的人机界面。
单元的控制部分以可编程逻辑器件为核心，配合专用的IGBT驱动和保护模块和检测回路。
主控制部分和单元控制部分的控制信号通过光纤进行信号传输，有效避免电磁干扰，增强系统的可靠性。
1.2.2.1控制策略
调速范围较大的特点。
而对于风机、泵类负载，这种控制方式提供了足够高的精度。
专门设计的单元直流母线检测回路，能够实时提供各个单元的直流母线电压值，及时修正调制系数，进一步提高控制性能。
根据异步电动机的稳态数学模型，只要保证电动机反电动势和定子频率比值恒定，就可以使电机运行在额定磁通的情况下，达到效率最优点。
同时，在忽略定子电阻和漏感的情况下，电机的反电动势等于定子机端电压。
由于反电动势难以直接控制，所以在近似的情况下，采取保证机端电压和定子频率比值恒定的策略。
ZINVERT系列智能高压变频调速系统在恒压频比控制的基础上，提供两种类型（直线和二次方曲线，功能参数F09设置选择）V/F曲线，两种基本的V/F曲线见图4-5所示。
由用户根据现场情况设置功能参数（参见第6章人机接口和参数设置），选择合适的V/F曲线，以补偿定子电压，并能根据负载类型选择效率更优的曲线。
如果设置F06=F05，那么当电机定子频率超过额定频率时，电压不再上升，保持额定输出电压不变。
图4-5三种基本的V/F曲线
1.2.2.2掉电再启动
交流输入供电母线电压瞬时失电（如母线切换、电网故障等引起）是比较常见的情况。
ZINVERT智能高压变频调速系统充分考虑到这种情况，专门设计了掉电再启动功能，可设置最长等待时间为30秒（功能参数代码H03）。
在电压恢复正常后ZINVERT系列智能高压变频调速系统可自行再启动高压电机，启动电流平滑无冲击。
对于不同的应用场合，用户可根据自身电网情况合理设置最长可能掉电时间，也可通过设置（功能参数代码H02）取消此功能。
1.2.2.3旁路功能
手动工频旁路：
ZINVERT系列智能高压变频调速系统设计有工频旁路接线原理如图4－6所示。
当变频调速系统系统发生故障停机或对变频调速系统进行检修时，分开K1，K2，闭合K3（具体操作请参阅5.7变频调速系统运行到旁路运行的转换）。
电动机直接接电网工频运行，负载调节控制系统同时切换回传统的风门和阀门等控制方式。
通过工频旁路功能，提高整个系统的适应能力，保证用户负荷的连续运行要求。
图4-6标准配置旁路柜的工频旁路接线原理
自动工频旁路：
自动工频旁路接线原理如图4－7所示，用真空接触器取代隔离刀闸，变频调速系统故障停机或需要进行检修时可自动分开J1，J2，闭合J3。
（具体操作请参阅5.7变频调速系统运行到旁路运行的转换）。
为保证检修时的安全也可在图4－7的基础上增加隔离刀闸，在检修时形成明显的断开点，保证设
备及工作人员的安全。
自动工频旁路接线原理图
单元旁路：
ZINVERT系列智能高压变频调速系统还设计有功率单元旁路功能。
如图4-1变频调速系统功率单元图中所示的短路开关K，作为旁路开关，当某个单元发生单元过热、单元短路故障、单元充电故障时，控制系统自动将功率单元中的接触器K闭合，从而封锁这个单元，同时将与其不同相的同级其它两个单元输出旁路短接，而其它级的其它功率单元仍输出，保证系统在一定的带载能力下（系统允许旁路一级单元）继续运行。
1.3ZINVERT高压变频使用说明
ZINVERT系列智能高压变频调速系统的控制器有醒目的LED和数码管显示，在大屏幕的汉化液晶和按键操作，具有丰富的功能，如操作控制、参数设置和查看、数据显示、事件记录浏览、虚拟示波器等功能。
1.3.1键盘和面板外观
1.3.1.1控制器的面板布局
图6－1ZINVERT控制器面板布局图
1.3.1.2LED显示
控制器的面板上有15个LED发光管，指示控制器电源、CPU和运行状态以及输出信号接点指示。
6位7段数码管显示数据可选择输出频率、电压、电流和功率，具体选择可在“参数设置”的功能号为H16参数的设置。
该功能设置LED显示内容选择,具体设置及对应如表6-1所示。
表6-1LED显示内容选择
显示内容
H16功能参数设置
显示运行频率
显示电压值
显示电流值
2
显示功率
3
1.3.1.3按键功能
控制器的面板上的九个按键的定义和功能如下表6-2所述。
表6-2按键操作说明
按键
主要功能介绍
功能
由运行界面切换到主菜单界面，或者由当前画面切换到前一画面，同时也取消当前操作。
确认
确认当前操作，当进行参数更改时，确认并保存数据
↑
数据“加”操作，或当前光标上移一行。
↓
数据“减”操作，或当前光标下移一行。
←
光标左移一行。
→
光标右移一行
启动
当选择就地键盘控制时，启动变频调速系统。
停止
当选择就地键盘控制时，停止变频调速系统。
复位
整个控制系统复位
1.3.2基本界面显示和操作
1.3.2.1基本界面
LCD液晶屏显示各种信息，与按键功能结合可实现友好的人机互动。
如果键盘无人操作，液晶显示的背光灯和显示将在20分钟后熄灭，只有按动功能键后才能点亮背光灯并显示。
在背光灯熄灭后，除了功能键和复位键外，其他键全部失效。
这时可通过观察装置的LED数码管显示和发光二极管的状态指示来判断装置运行状态。
LCD液晶屏的显示对比度可通过功能号为H17的参数进行设置基准，该值设定越大，液晶显示的字越亮，但显示对比度设置过大会影响液晶的使用寿命，请在设置时以看清为准，在控制器内温度30℃左右时设置为12左右为好。
控制器会根据温度的变化自动调节显示，使液晶屏的显示合适的对比度。
在LCD显示中，每一界面包括以下部分：
Ⅰ：
指示当前系统工作的状态，包括：
运行、停止、加速、减速等信息；
Ⅱ：
当系统出现警告信息的时候，显示具体的告警内容；
Ⅲ：
显示系统当前时间；
Ⅳ：
显示当前的操作界面；
V：
提示当前可操作键的按键和功能，用户可以根据提示，进行相应的键盘操作。
1.3.2.2基本操作流程
系统初始化后将停留在正常运行界面，可以按功能键切换界面，进入主菜单界面，通过移动光标选择菜单，然后按确认键，可以进入用户选择的下一级菜单，进行一些相应的操作；
如果连续按功能键，系统将返回到正常运行界面，并在正常运行界面和主菜单界面上来回切换。
1.3.2.3正常运行界面
系统上电，初始化完成后将停留在正常运行界面上，如下图：
正常运行主界面
系统根据控制屏上的“远方/就地”转换开关位置，来决定频率设定模式是采用就地的面板设定还是远方模拟信号或者开关量设定方式。
如果系统设置采用就地的面板设定，在正常运行界面，当频率设定选择键盘操作时，按“↑”键将增加设定频率值，“↓”键将减少设定频率值；
同时用户可以通过“←”键和“→”键，移动光标，选择适当的位进行频率设定；
同时界面上将提示此时是“面板设定”有效。
如果系统设置采用远方模拟信号或者开关量进行频率设定，此时面板上的光标将消失；
同时界面上显示“模拟量设定”或者“开关量设定”（二者的选择由功能号为F01的功能参数设定）。
1.3.2.4故障界面
当出现故障时，机器将停止运行，控制器的LED将显示故障类型编号“EXXX”，（参见表11-1报警和故障信息），同时液晶屏界面将弹出以下“故障显示”界面，显示故障信息；
故障显示界面
按功能键，可清除故障显示界面。
需了解故障的详细信息可进入主菜单，选择“事件记录”项后浏览故障记录（参见6.3.6的操作指导），可以查看到所有故障时的状态信息。
用户可根据故障信息，参阅第11章故障的检测与排除，进行相应处理。
在出现故障而停机后，如要恢复运行，必需先排除故障，而后对故障进行手动复归。
可在按下控制器上的“功能”按键、或按下控制屏上的“复归”按钮，也可操作在远方若设的“复归”按钮。
1.3.3液晶显示和面板按键具体操作方法
在主菜单界面，按“↑”、“↓”键移动光标到相应的菜单，按确认键可以进入该项，进行显示、设置或操作。
1.3.3.1参数设定
由主菜单选择“参数设定”，按确认键后进入“输入密码”界面。
在输入密码界面，使用“←”和“→”键移动光标，“↑”、“↓”键则可以选择数字0－9，输入密码完毕后，按确认键，如果密码正确，就可以进入“数据设定”页面。
如果密码错误，则弹出如下菜单：
密码错误菜单面
提示：
如果不需要修改参数的设置，而仅进行参数的核实查询，那么建议进入“参数查看”菜单，不会造成参数的误修改，确保系统的正常运行。
用户可以按功能键退出子菜单；
如果超过5s，用户未按功能键，则系统自动关闭弹出菜单，然后等待用户重新输入密码或者其他操作。
如果密码正确，则进入下一级菜单，页面如下：
参数选择界面
在“参数选择”界面，通过按“↑”、“↓”键选择参数，同时可以按“←”、“→”键进行翻页，当选择好项目后，按确认键，则进入“参数修改”界面,进行参数内容设置。
默认光标停留在数值的最低位。
参数修改界面
按“↑”、“↓”键可以更改数值大小。
页面中的每一项参数说明如下：
参数名称：
当前所选择的参数项名称；
设定范围：
本参数允许设定数值的范围，用户只能在范围内改变；
单位：
本参数的单位，－说明没有单位；
步长：
当前光标停留处，每按一次上下键，数值改变的大小；
出厂设置：
本参数出厂时设置的默认值；
运行改变：
参数是否在运行中能被改变，是表示任何时候可以改变；
否表示只能在停机后改变；
更改设定：
当前更改的数值；
参数设置完后，按确认键则保存数据，如果修改成功，系统将弹出菜单，提示用户参数修改成功；
如果按功能键则取消该数值的更改。
如果用户要退回正常运行界面，则按功能键可以逐级退出。
如果在运行中不允许被更改的参数，用户企图更改，系统将弹出菜单，警告用户此“参数不可更改”，用户可以在按功能键退出，或者5s后系统自动退出，表明该参数必须在停机的状态下进行修改。
修改成功提示界面
参数修改提示界面
如果功能号为F01的“数据保护”功能参数被设置为1，任何参数在任何时候都无法进行参数更改，用户如果修改参数，系统将弹出“参数设置保护”菜单，提醒用户参数无法被修改。
只有将功能号F01的“数据保护”功能参数设置为0，参数才能重新被修改。
参数保护提示界面
在所有参数设置完成后，应检查确认，进入下面介绍的“参数查看”项对参数设置进行查询、浏览和确认。
1.3.3.2参数查看
由主菜单选择“参数查看”，按确认键进入“参数查看”画面。
“参数查看”和“参数设置”基本一样，只是进入不需密码，对参数只能查看，不可更改。
如果用户不修改参数内容，仅查询浏览参数设置，建议进入该项，以确保参数不被无意更改。
1.3.3.3运行监视
由主菜单选择“运行监视”，按确认键进入“运行监视”界面。
此界面提供了比正常运行界面更为详细的当前机器运行的数据内容，其内容包括如下所示：
直流电压，控制器电源和温度等，共分三页显示，页面1显示当前运行频率和输出频率、输入功率、输出功率、输入电流、输入电压、输出电流、输出电压等信息；
页面2显示各单元直流电压信息和输出零序电压；
页面3显示控制器电源和控制器温度信息。
可以通过按“↑”、“↓”进行页面切换,其界面如下所示：
运行监视界面页面1
运行监视界面页面2
运行监视界面页面3
1.3.3.4I/0检查
由主菜单选择“I/O检查”，按确认键进入“I/O检查”画面。
包括三个子菜单项：
输入开关量、输出开关量、模拟量端口。
I/O检查菜单界面
可以通过移按”↑”、“↓”键来移动光标，然后按确认键进入相应子菜单。
当光标停留在“输入开关量”时按确认键则进入相应菜单进行查看：
“合”为开关量闭合；
“断”为开关量断开，如图所示。
输入开关量界面
“输出开关量”显示的是当前输出开关量的状态,和“输入开关量”画面一致。
“模拟量端口”显示每个端口的当前模拟量值，画面如下。
模拟量查看界面
“PLC状态量”显示出了当前PLC的输入输出开关量、输入模拟量、输出模拟量和PID参数。
对于开关量“0000”左起第一位为PLC第一个开关量的状态，四个作为一组；
输入模拟量中，后两个为备用。
1.3.3.5维护信息
由主菜单选择“维护信息”，按确认键进入“维护信息”画面。
记录的信息为上一次进行记录清除后的所出现的信息。
维护信息界面
1.3.3.6事件记录
由主菜单选择“事件记录”，按确认键进入“事件记录”画面。
包括故障记录和报警记录。
“故障记录”记录了故障发生时的所有系统运行的状态信息，“报警记录”菜单下记录了发生警告信息的时系统运行的状态信息，供用户查询。
事件记录主界面
通过“↑”、“↓”键选择“故障记录”或者“报警记录”，然后按确认键进入相应菜单后，进入记录序号选择界面。
故障/报警记录序号选择界面
用户可以移动光标，选择要查看的故障信息序号，然后按确认键进入相应故障信息进行查看，记录序号从1开始到1000，总共能够记录1000条故障信息，序号1是记录最近的一次故障信息，在1000条信息中，序号1000的信息是最早出现的一次故障。
如果变频调速系统从未出现过故障或者故障信息已经被清除，在进入报警记录画面的时候，将出现以下画面提示用户当前没有可以显示的记录：
无故障记录提示界面
如果当前有记录内容，系统将显示该条记录出现故障时的事件记录，共分四页。
用户可以通过操作“↑”、“↓”键在同一个故障记录中进行页面切换。
报警记录信息的内容与故障记录信息的内容一致。
页面1中“故障类型”或“报警类型”为记录故障的编号，请查阅表11-1报警和故障信息，确定故障或报警类型和故障原因。
故障记录内容页面1
故障记录内容页面2
故障记录内容页面3（需要修改）
故障记录内容页面3中“单元信息”记录故障或报警时的单元运行状态，为4位进制数显示，对应的16位二进制数的各位表示单元故障或报警记录的信息，如果该位为1表示该故障或报警发生。
具体定义见表下面，确定具体故障或报警类型和情况。
BIT15
BIT14
BIT13
BIT12
BIT11
BIT10
BIT9
BIT8
保留
BIT7
BIT6
BIT5
BIT4
BIT3
BIT2
BIT1
BIT0
光纤
下行故障
IGBT
驱动保护
单元
过温保护
过压欠压
保护
上行故障
直流
过压告警
交流缺相
过温告警
故障记录内容页面4
页面4中各参数是厂家分析故障时的参考信息。
1.3.3.7波形分析
由主菜单选择“波形分析”，按确认键进入“波形分析”画面。
波形分析菜单共包括五个子菜单：
谐波分析、输入电压波形、输入电流波形、输出电压波形、输出电流波形。
用户可以通过操作“↑”、“↓”键来移动光标，按确认键选择，进入相应菜单查看。
波形分析主界面
谐波分析提供了谐波信息查看和输入输出电压电流的实时波形，选择“谐波分析”，按确认键进入“谐波分析”选项页面：
谐波分析选项界面
用户通过移动光标选择菜单，按确认键将进入如下画面，图形中显示了基波到20次谐波各自所占的百分比，动态实时刷新。
同时显示当前基波所占的比例和谐波失真度THD的大小。
谐波分析显示界面
在波形分析菜单选择“输入电压波形”，按确认键进入“输入电压波形”页面。
波形显示界面
输入电压波形、输入电流波形、输出电压波形和输出电流波形的显示界面基本一样，在“波形分析显示界面”上显示当前系统输出的运行频率、当前线电压有效值、当前波形；
同时用户可以通过“↑”、“↓”键修改“最大显示幅值”，来更具体的查看波形。
可修改范围为1－9。
当选择9的时候为：
9*1000V,即最小为1000V，最大为9000V。
纵坐标上的刻度为当前选择的最大可显示波形的幅值。
2.高压变频的运行
2.1＃2高压变频
高压变频器系统配备旁路柜，可根据要求选择“手动旁路”或“自
升级会员 