高壓變頻器原理與維護(hù)

高壓變頻器原理與維護(hù)蒲宴軍主要內(nèi)容為什么要使用變頻器變頻器基礎(chǔ)高壓變頻器技術(shù)高壓變頻器硬件組成部分變頻器的維護(hù)第一部分

為什么要用

變頻器?一節(jié)電效果明顯使用變頻器在泵類，風(fēng)機(jī)上節(jié)電效果明顯。因?yàn)檗D(zhuǎn)速與頻率是成正比的平方。使用變頻器功率因數(shù)高，一般都在0.95以上，幾乎都能達(dá)到0.98左右。二改善工藝啟動(dòng)時(shí)壓力或風(fēng)量更平穩(wěn)。被控量調(diào)節(jié)更及時(shí)，準(zhǔn)確。減少風(fēng)機(jī)喘震或水泵水錘效應(yīng)。

風(fēng)機(jī)喘震是由風(fēng)機(jī)機(jī)械共振點(diǎn)引起的水錘效應(yīng)是一種形象的說(shuō)法.它是指給水泵在起動(dòng)和停車時(shí)，水流沖擊管道，產(chǎn)生的一種嚴(yán)重水擊。由于在水管內(nèi)部，管內(nèi)壁是光滑的，水流動(dòng)自如。當(dāng)打開的閥門突然關(guān)閉或給水泵停車，水流對(duì)閥門及管壁，主要是閥門或泵會(huì)產(chǎn)生一個(gè)壓力。由于管壁光滑，后續(xù)水流在慣性的作用下，水力迅速達(dá)到最大，并產(chǎn)生破壞作用，壓力沖擊將使管壁受力而產(chǎn)生噪聲，猶如錘子敲擊管道一樣，這就是水利學(xué)當(dāng)中的“水錘效應(yīng)”，也就是正水錘。相反，關(guān)閉的閥門在突然打開或給水泵啟動(dòng)后，也會(huì)產(chǎn)生水錘，叫負(fù)水錘，但沒(méi)有前者大。三延長(zhǎng)電機(jī)及其他設(shè)備壽命，降低維護(hù)成本電機(jī)啟動(dòng)電流被限制在額定電流，對(duì)電機(jī)或機(jī)械無(wú)啟動(dòng)沖擊。機(jī)械轉(zhuǎn)速降低，有效降低機(jī)械磨損。四降低啟動(dòng)時(shí)的電網(wǎng)干擾和輸入諧波大電機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)及其他設(shè)備無(wú)影響。啟動(dòng)時(shí)無(wú)沖擊電流，諧波也被控制在很低程度，避免繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)作，對(duì)附近的計(jì)算機(jī)、通訊裝置也無(wú)影響。五可以實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速變頻器調(diào)速平穩(wěn)可以調(diào)至高于基本頻率的轉(zhuǎn)速可以近似實(shí)現(xiàn)恒力矩第二部分變頻器基礎(chǔ)什么是變頻器是一種控制交流電機(jī)的裝置.它將固定電壓，固定頻率的電源轉(zhuǎn)換為電壓可變，頻率可變的電源。VFD控制對(duì)象為通用交流電機(jī)。使電機(jī)在不同速度運(yùn)行時(shí)也能保持工頻運(yùn)行時(shí)的效果。VFD可以替代其它更貴或效率低下的調(diào)速設(shè)備(如直流傳動(dòng)，機(jī)械離合器，液力偶合器等）以減低設(shè)備維護(hù)成本。VFD效率更高，降低用戶運(yùn)行成本。交流電機(jī)交流電機(jī)同步電機(jī)異步電機(jī)等效電機(jī)速度N與頻率f的關(guān)系

N=50f1(1-s)/pf1=電機(jī)供電頻率，S=(n1-n)/n1轉(zhuǎn)差率，P=電機(jī)極對(duì)數(shù)變頻調(diào)速原理從式中看出，電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n0正比于電機(jī)的運(yùn)行頻率(n0=50f/p)，由于滑差s一般情況下比較小（0∽0.05），電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速n約等于電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n0，所以調(diào)節(jié)了電機(jī)的供電頻率f，就能改變電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。電機(jī)的滑差s和負(fù)載有關(guān)，負(fù)載越大則滑差增加，所以電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速還會(huì)隨負(fù)載的增加而略有下.電機(jī)調(diào)速分類改變電機(jī)的極對(duì)數(shù)，曲線太硬。改變電機(jī)的轉(zhuǎn)差率。轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，必須是繞線式電機(jī)。定子調(diào)壓調(diào)速，力矩小。電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。轉(zhuǎn)子串級(jí)調(diào)速，要求高，且范圍窄。

改變電機(jī)的供電頻率，即變頻調(diào)速保持磁通恒定的必要性電機(jī)在任何速度下都應(yīng)保持磁通恒定。磁通太強(qiáng)-電機(jī)勵(lì)磁電流過(guò)大磁通太弱-電機(jī)鐵芯利用不充分，輸出力矩下降。變頻器的基本原理E=4.44f1KN?f1-電機(jī)頻率。N-每相繞組匝數(shù)?-電機(jī)氣隙磁通K-與繞組有關(guān)的常數(shù)Ф=E/(4.44*K*N*f1)=KФ*(E/f1)VVVF-變壓變頻同時(shí)進(jìn)行是電機(jī)正常運(yùn)行的需要Uff0un調(diào)壓調(diào)頻曲線變頻器結(jié)構(gòu)圖312T1T2++Q4Q1Q2PowerOutputofCellIGBTQ1-Q4Q3整流部分直流環(huán)節(jié)逆變部分ABC1變頻器各部分的作用？整流部分直流環(huán)節(jié)逆變部分第三部分

高壓變頻技術(shù)簡(jiǎn)介工作原理每一個(gè)功率單元相當(dāng)于一臺(tái)交-直-交電壓型單相低壓變頻器。

工作原理常見高壓變頻器的分類按輸出形式分：高-高型高-低-高型按電路結(jié)構(gòu)分：三電平（中點(diǎn)鉗位式）兩電平單元串聯(lián)多電平按緩沖電路分：電壓源型電流源型

電源變化對(duì)高壓變頻器的影響RIDETHROUGHVOLTAGESAGOF30-45% 可承受約30-45%的電壓下降RE-STARTINTOAMOTORWHICHISSTILLSPINNING 電機(jī)還在旋轉(zhuǎn)的情況下可重新起動(dòng)高壓波變頻器安裝和維修特點(diǎn)變頻器可靠墻(不包括G3E)安裝，建議不靠墻安裝，進(jìn)出線方式靈活功率單元為抽屜式模塊化設(shè)計(jì)，可以很容易地從變頻器中取出，故障功率單元可以由普通的電器技術(shù)員迅速換掉。內(nèi)部變壓器為干式，維護(hù)極其方便。完善的故障診斷和記錄，方便用戶定位故障點(diǎn)，直接顯示故障位置和內(nèi)容(而不是代碼顯示)。對(duì)變頻器歷史狀態(tài)進(jìn)行記錄，故障發(fā)生前后時(shí)刻內(nèi)部變量自動(dòng)鎖存用戶技術(shù)人員可以自己修理功率單元，對(duì)功率器件的配套性要求不高高壓變頻器總結(jié)正弦波輸入，無(wú)需濾波器，輸入諧波優(yōu)于IEEE519-1992標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14549-93輸入功率因數(shù)0.95以上，無(wú)需功率因數(shù)補(bǔ)償器高壓直接輸出，高-高結(jié)構(gòu)，沒(méi)有升壓變壓器單元串聯(lián)多電平PWM專利技術(shù)，完美正弦輸出波形(無(wú)需輸出濾波器)，適用國(guó)產(chǎn)普通電機(jī)內(nèi)部干式變壓器和功率單元模塊化設(shè)計(jì)，維護(hù)方便矢量控制技術(shù),全數(shù)字控制，恒轉(zhuǎn)矩特性97%系統(tǒng)總體效率(包含變頻器和變壓器部分)可靠性極高第四部分

高壓變頻器硬件組成部分高壓變頻器硬件組成

干式：干式變壓器可靠性高、維護(hù)簡(jiǎn)單(只需緊固和清掃)油浸：油浸變壓器可靠性相對(duì)較低、維護(hù)復(fù)雜(定期檢測(cè)冷卻油)高壓變頻器使用的整流變壓器的特點(diǎn)無(wú)油、無(wú)污染、難燃阻燃、自熄防火。絕緣溫升等級(jí)高損耗低、效率高、噪聲小局部放電量小(通常在10PC以下)，可靠性高，可保證長(zhǎng)期安全運(yùn)行，壽命可達(dá)30年?？沽选⒖箿囟茸兓瑱C(jī)械強(qiáng)度高，抗突發(fā)短路能力強(qiáng)。防潮性能好，可在100％濕度下正常運(yùn)行，停運(yùn)后不需干燥處理即可投入運(yùn)行。體積小、重量輕，據(jù)統(tǒng)計(jì)，油變的外形尺寸為干變的2倍多。不需單獨(dú)的變壓器室，不需吊芯檢修及承重梁，節(jié)約土建占地和占空；因無(wú)油，不會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，不要集油坑等附屬建筑，減少了土建造價(jià)。安裝便捷，無(wú)須調(diào)試，幾乎不需維護(hù)；無(wú)須更換和檢查油料，運(yùn)行維護(hù)成本低。干式變壓器的特點(diǎn)高壓變頻器輸入變壓器部分移相變壓器的作用是什么？1，變壓2，移相高壓變頻器結(jié)構(gòu)(抽屜式功率單元)變頻器結(jié)構(gòu)（功率模塊）電路原理圖去變壓器二次側(cè)功率單元輸出光纖通信連接至調(diào)制板單元控制電路Q1Q3Q2Q4COIL旁路接觸器功率單元旁路電路IGBT是目前使用最廣泛的功率器件IGBT特點(diǎn)

IGBT開關(guān)速度快，損耗小導(dǎo)通壓降適當(dāng)

IGBT門極驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單IGBT(300A/1700V)降壓電阻什么是降壓電阻？通過(guò)電阻將6KV的電壓降到可以檢測(cè)的電壓。電流霍爾為什么要用電流霍爾不用電流互感器？1兩者之間工作原理的區(qū)別2兩者之間檢測(cè)內(nèi)容的區(qū)別五、變頻器結(jié)構(gòu)（功率柜）冷卻風(fēng)機(jī)以下內(nèi)容，僅作了解單元和控制部分

控制部分（后面）單元部分電子插件箱DCRNXG控制硬件NXG控制基于PC結(jié)構(gòu)所有電路板插入一個(gè)ISA總線底板上:鍵盤適配板CPU板I/O板通訊板調(diào)制板光纖接口板插件箱外部:信號(hào)調(diào)理板,WAGO中壓旁路電源板及旁路控制板電源(DCR控制,WAGO,andHallEffect)NXG控制硬件CPU板前視圖

IntelPentium?MMXCPU以太網(wǎng)口VGA鍵盤UserI/O芯片組:Intel?430TXNXG控制硬件CPU板后視圖

CompactFlash?模塊SDRAM模塊64MBCPU板CPU:系統(tǒng)內(nèi)存CompactFlash?IDE接口盤用于存儲(chǔ):變頻器控制軟件系統(tǒng)程序配置文件,內(nèi)置以太網(wǎng)控制器:Intel?SB82558/SB82559,RTL-8139;10/100Mbps新型系統(tǒng)接口板正面新型系統(tǒng)接口板反面NXG控制硬件系統(tǒng)I/O板為所有模擬量提供信號(hào)調(diào)理。檢測(cè)電機(jī)實(shí)際電壓檢測(cè)電機(jī)實(shí)際電流檢測(cè)變頻器輸入電壓(線電壓)檢測(cè)變頻器輸入電流(線電流)變頻器硬件過(guò)流設(shè)定電源故障監(jiān)視提供所有電壓/電流的測(cè)試點(diǎn)與ISA總線無(wú)通訊聯(lián)系，僅從ISA獲取電源（+-12V）數(shù)字調(diào)制板基于EPLD芯片–結(jié)構(gòu)靈活與功率單元的通訊故障處理及單元通訊管理旁路控制接受并處理來(lái)自CPU板的電壓指令，使輸出波形平滑。可為多達(dá)24個(gè)單元提供移相式PWM控制，并且PWM頻率可調(diào)(IGBT開關(guān))頻率范圍:200-1200Hz采樣頻率:3.0-6.0kHz(根據(jù)開關(guān)頻率及單元數(shù)目自動(dòng)調(diào)節(jié))處理電源故障及硬件過(guò)流故障。NXG控制硬件光纖接口板每塊板能提供多達(dá)12個(gè)單元的接口通過(guò)一個(gè)60芯扁平電纜與數(shù)字調(diào)制板連接輸入/輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)緩沖處理ISA總線金手指僅提供+-5V電源光纖收/發(fā)器最高工作頻率高達(dá)20MHz上電時(shí)防止誤發(fā)光信號(hào)，直到系統(tǒng)就緒。光纖輸出使能信號(hào)由數(shù)字調(diào)制板發(fā)出新型數(shù)字調(diào)制板正面新型數(shù)字調(diào)制板反面NXG控制硬件信號(hào)調(diào)理板標(biāo)準(zhǔn)DIN卡軌安裝24VDC使能繼電器輸入輸入/輸出電流備有二次隔離CT備有接線端子用于檢測(cè)信號(hào)及負(fù)載電阻接線，提供霍爾電源NXG控制硬件中壓旁路板該板能控制多達(dá)18個(gè)單元旁路接觸器 通過(guò)光纖接口與數(shù)字調(diào)制板通訊由主變壓器供電內(nèi)置故障安全保護(hù)NXG控制硬件中壓旁路板至數(shù)字調(diào)制器的光纖接口旁路控制FPGA連接到每個(gè)單元的旁路接觸器線圈NXG控制硬件旁路電源板NXG控制硬件旁路電源板輸入電源（630V）由隔離變壓器的二次側(cè)直接提供提供兩路輸出：36VAC，用于中壓旁路板72VDC，用于旁路接觸器線圈NXG控制硬件用戶輸入/輸出模塊Modbus總線藕合器開關(guān)量輸入模擬量輸入開關(guān)量輸出終端模塊NXG控制硬件用戶輸入/輸出模塊所有的用戶輸入/輸出由WAGOI/O系統(tǒng)支持Wago?系統(tǒng)與CPU之間通過(guò)速度高達(dá)115KBAUD的高速M(fèi)ODBUS總線交換信息系統(tǒng)支持:模擬量I/O開關(guān)量I/O繼電器I/O輸入/輸出模塊通過(guò)簡(jiǎn)單的插到DIN卡軌上即可添加到系統(tǒng)中NXG控制硬件用戶輸入/輸出模塊模塊色標(biāo)：WAGOI/O系統(tǒng)中，不同功能的模塊用不同顏色表示。紅色-開關(guān)量輸出模塊黃色-開關(guān)量輸入模塊藍(lán)色-模擬量輸出模塊綠色-模擬量輸入模塊無(wú)色-特殊功能模塊第五部分高壓變頻器的日常維護(hù)一、注意事項(xiàng)二、日常檢查項(xiàng)目三、定期檢查項(xiàng)目四、預(yù)防性維護(hù)和更換

高壓變頻器屬于高壓產(chǎn)品，柜內(nèi)有3kV、6kV、10kV的危險(xiǎn)電壓。用戶在設(shè)備安裝和投入運(yùn)行前，務(wù)必認(rèn)真閱讀和理解《使用手冊(cè)》，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。務(wù)必注意人身安全和設(shè)備安全。高壓安全事項(xiàng)：

一、注意事項(xiàng)一、注意事項(xiàng)1、在做任何維護(hù)和檢修工作之前，嚴(yán)格按照操作規(guī)程。2、確認(rèn)無(wú)發(fā)熱元件和不帶電之前，千萬(wàn)不要觸摸柜內(nèi)任何部位。3、在檢修時(shí)，一定要將高壓切斷并檢查所有單元的紅燈指示燈完全熄滅才能更換或測(cè)量。4、不要使高壓電源誤接到變頻器的輸出端，這樣會(huì)使變頻器內(nèi)部器件發(fā)生爆炸。5、不要用高壓搖表測(cè)量變頻器的輸出絕緣，這可能會(huì)使功率單元中的開關(guān)器件受損,如果需要檢測(cè)電機(jī)的絕緣，必須斷開變頻器。6、變壓器進(jìn)行耐壓試驗(yàn)時(shí)，需要將所有功率單元同變頻器斷開，并且將溫控儀同測(cè)溫探頭斷開。二、日常檢查項(xiàng)目（一）運(yùn)行中檢查是否出現(xiàn)下述異常現(xiàn)1、安裝環(huán)境是否異常；2、電機(jī)是否像期待的那樣運(yùn)行；3、冷卻系統(tǒng)是否異常；4、是否存在異常振動(dòng)、異常聲音；5、是否出現(xiàn)異常過(guò)熱、變色；6、在運(yùn)行中要注意觀察變頻器輸入輸出電壓電流的情況，可以在運(yùn)行中測(cè)量XT43端子的輸出來(lái)校正界面顯示的輸入輸出電壓的大小，通過(guò)示波器完成電流的校正。高壓室的環(huán)境溫度是否異常，由于變頻器安裝地點(diǎn)的環(huán)境溫度冬夏溫差很大，應(yīng)隨時(shí)注意室內(nèi)的溫度，保持在0～40度之間。二、日常檢查項(xiàng)目（二）環(huán)境溫度值班人員或維護(hù)人員要定期對(duì)變壓器進(jìn)行巡視、檢查，記錄變壓器繞組的溫度值。

絕緣等級(jí)BFH風(fēng)機(jī)啟停標(biāo)準(zhǔn)溫度（℃）708090啟?；夭顪囟龋ā妫?55報(bào)警溫度（℃）90110130跳閘溫度（℃）100130140三相溫度是否均衡記錄運(yùn)行溫度二、日常檢查項(xiàng)目（三）變壓器溫度1、主要觀察散熱風(fēng)機(jī)是否正常轉(zhuǎn)動(dòng)，界面應(yīng)無(wú)報(bào)警提示。2、環(huán)境的冷卻裝置是否工作正常－空調(diào)、風(fēng)道、以及濾網(wǎng)。

二、日常檢查項(xiàng)目（四）冷卻系統(tǒng)是否正常（五）設(shè)備外觀檢查變頻器、電機(jī)、變壓器、風(fēng)機(jī)等是否有過(guò)熱、變色或有異味。二、日常檢查項(xiàng)目（六）運(yùn)行聲音變頻器和電機(jī)、風(fēng)機(jī)是否有異常振動(dòng)、異常聲音。

變頻器噪聲等級(jí)≤75dB二、日常檢查項(xiàng)目（七）主電路電壓和控制電源路電壓是否正常1、在-15％～+15%電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍內(nèi)滿載輸出；可以承受35%的電網(wǎng)電壓下降而降額繼續(xù)運(yùn)行。2、主動(dòng)力電源（6KV、10KV)欠電壓3秒鐘內(nèi)不停機(jī)；（460V模塊都具備，690V模塊部分）3、控制電源配備UPS，斷電可維持20分鐘以上－具有掉電檢測(cè)4、控制電源也可設(shè)計(jì)成電力操作電源（直流220V）供電，或者交直流兩路供電，自動(dòng)切換。二、日常檢查項(xiàng)目1、電壓、電流；2、溫度、報(bào)警信號(hào)。（八）各種顯示是否正常二、日常檢查項(xiàng)目半個(gè)月左右清理一次柜門防塵濾網(wǎng)的灰塵，保證冷卻風(fēng)路的通暢。如果環(huán)境灰塵污染嚴(yán)重，定期清理的時(shí)間還應(yīng)縮短。

一般隨設(shè)備帶有一套備用濾網(wǎng)，濾網(wǎng)可水洗。日常勤擦地，保持地面清潔長(zhǎng)期使用后可考慮更換三、定期檢查