高压变频培训教程.docx

高压变频培训教程.docx

《高压变频培训教程.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高压变频培训教程.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高压变频培训教程

RHVC高压变频调速装置

培训教程

荣信电力电子股份有限公司

不要删除行尾的分节符，此行不会被打印

目录

第1章序言1

1.1RHVC系列高压变频器的特点1

第2章基础知识简介2

2.1电力系统电压的等级2

2.2电动机的用途和分类2

2.3电动机转数的公式2

2.4电动机定子电动势的计算公式2

2.5电动机调速的方法2

2.6电动机制动的方法2

2.7什么是四象限运行3

2.8什么是PWM控制技术3

2.9什么是变频器3

2.10高压变频器的分类3

第3章系列型号及规格4

3.1产品系列型号、技术指标及规格4

3.2基础拓扑结构5

第4章系统结构7

4.1系统原理7

4.2系统组成7

4.2.13KV系列8

4.2.26KV系列8

4.2.310KV系列9

4.3输入侧结构9

4.4输出侧结构10

4.5变频功率单元结构10

4.6控制柜结构12

4.7励磁柜及制动电阻柜结构12

第5章安装及配线13

5.1柜体安装13

5.2电气安装及接线13

第6章变频器的操作15

6.1变频器运行前的准备15

6.1.1运行前的检查15

6.2启动前准备15

6.2.1控制系统送电15

6.2.2励磁准备15

6.2.3变频高压开关柜15

6.2.4原高压6KV开关柜送电16

6.3变频启动16

6.4停机操作16

6.5原系统运行16

6.6故障倒机16

第7章常见问题处理18

7.1异常现象的处理18

7.1.1高压6KV断电后JC1未分闸18

7.1.2高压6KV上电后JC1无法合闸18

7.2保护代码及处理19

第8章保养维护20

8.1日常保养及维护20

8.2变频器易损件更换21

8.3变频器的贮存22

8.4变频单元的更换22

第1章序言

随着变频调速技术的发展，高压大功率交流电动机变频调速技术也得到了广泛的应用，而且这一产业的快速发展符合国家技术政策，是我国节能事业的主导方向之一。

高压变频器可以实现对高压电机的无级调速，满足生产工艺过程对电机调速控制的要求，达到提高产品质量、减少能源消耗、降低生产成本、改善设备的运行可靠性、提高经济和社会效益的目的。

我公司的高压变频器是一种环保节能产品，体现为功率因数高、对电网影响小，并有显著的节能效果。

目前，大功率高压变频器的使用范围基本上覆盖了我国电力、供水、冶金、石油、化工、采矿、煤炭、造纸、建材等诸多领域，是其它调速设备所无法比拟的一种新型高压交流电动机调速装置。

1.1RHVC系列高压变频器的特点

RHVC系列高压变频器是采用目前国际上先进的IGBT功率单元串联多电平技术、数字控制技术、SPWM脉宽调制技术及超导热管散热技术研制而成的系列高压电机节能调速产品。

具有高效节能、高功率因数及高可靠性等特点，结束了传统方法造成的能源和人力的浪费，延长了电机等设备的使用寿命，方便了机组的保养和维护。

产品的整体技术性能居世界同期先进水平。

RHVC系列变频器采用IGBT变频功率单元串联多重化叠加技术，属于高－高电压源型变频器，高压直接输入输出，无需输出变压器，效率高，输出频率范围宽。

RHVC系列变频器主要由高压开关柜、移相变压器、变频单元柜、控制柜组成。

RHVC系列变频器实现了电机的软起动，起动电流小，而且可以连续调速，选择最佳速度，还可根据用户的速度曲线图完成自动控制，既节约了能源，又提高了生产效率。

RHVC系列变频器采用电流和转数闭环控制，能够实现低转数时额定转矩输出，可带重载启动，即使堵转也不会损坏变频器。

同时，可实现电机的四象限运行。

RHVC系列变频器每个变频功率单元在结构上和电气性能上完全一致，采用模块化设计，可通用互换。

另外，具有工频系统和变频系统互相切换的功能，增加了系统的可靠性。

RHVC系列变频器的控制器由高速单片机、工控PC机和PLC共同构成。

可以和用户现场灵活接口，满足用户的不同要求。

此外还采用了光纤传导技术和超导热管散热技术，使系统电磁兼容性能大大增强，运行更加安全可靠。

双击上一行的“1”“2”试试，（本行不会被打印，请自行删除）

第2章基础知识简介

2.1电力系统电压的等级

电力系统电压等级有220/380V（0.4kV），3kV、6kV、10kV、20kV、35kV、66kV、110kV、220kV、330kV、500kV。

随着电机制造工艺的提高，高压电动机和发电机以3kV、6kV、10kV为主。

供电系统以10kV、35kV、66kV为主。

输配电系统以110kV以上为主。

低压配电为220V和380V。

2.2电动机的用途和分类

电动机是一种将电能转换成机械能，并输出机械转矩的动力设备。

一般电动机可分为交流电动机和直流电动机两大类。

交流电动机按所使用的电源相数可分为单相电动机和三相电动机两种，其中三相电动机又分为同步和异步式两种。

而异步式电动机按转子结构还可分为线绕式和鼠笼式两种。

2.3电动机转数的公式

异步电动机的同步转数，即旋转磁场的转数

n1=60f/p

f－电机供电频率，一般为工频50Hz；

n1－同步转数（r/min）；

P－电动机磁极对数。

异步电动机的轴转数

n=n1（1-s）=60f/p*（1-s）

S=（n1-n）/n1－转差率

2.4电动机定子电动势的计算公式

E=4.44f1N1Фm

　E－定子的电动势；

f1－定子频率（Hz）；

　N1－定子绕组匝数；

Фm－每极磁通量（Wb）；

2.5电动机调速的方法

●改变电动机的磁极对数调速；

●转子串电阻调速

●直流调速

●改变电机的供电频率，即变频调速

2.6电动机制动的方法

●直流制动即电动机的定子通直流；

●电阻制动（也叫能耗制动）即把电机返回的能量消耗到与中间直流并联的电阻上；

●再生制动（也叫回馈制动）即把电机返回的能量回馈到交流电网。

2.7什么是四象限运行

●我们把电机的运行速度方向用一条数轴Y来表示，数轴的正方向代表正转的转数，反方向表示反转的转速。

●我们把电机的电磁转矩方向用一条数轴X来表示，数轴的正方向代表电磁转矩的正向，反方向表示电磁转矩的反向。

●由X轴和Y轴构成一个平面直角坐标系XOY，那么

第一象限为正向牵引状态（即速度方向为正、转矩方向为正）；

第二象限为正向制动状态（即速度方向为正、转矩方向为负）；

第三象限为反向牵引状态（即速度方向为负、转矩方向为负）；第四象限为反向制动状态（即速度方向为负、转矩方向为正）。

2.8什么是PWM控制技术

PWM控制技术也叫脉冲宽度调制技术，它是利用半导体器件的导通和关断，把直流电压变换成宽度不等的矩形脉冲列，并通过控制电压脉冲宽度或周期来达到变压变频的目的。

2.9什么是变频器

变频器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。

变频器控制的对象为通用交流电机。

2.10高压变频器的分类

根据高压组成方式，分为直接高压型和高-低-高型；根据有无中间直流环节，分为交-交变频器和交-直-交变频器；在交-直-交变频器中，按中间直流滤波环节的不同，又分为电压源型和电流源型。

第3章系列型号及规格

3.1产品系列型号、技术指标及规格

系列

3kv系列

6kv系列

变频器容量（KVA）

250-750

750-1500

1500-3500

250-500

500-1500

1500-3000

3000-5000

适配电机功率（KW）

200-600

600-1250

1250-2500

200-400

400-1250

1250-2500

2500-4200

额定输出电流（A）

50-150

150-300

240-280

25-50

50-150

150-300

300-500

额定输出电压（V）

3000V±10%

6000V±10%

输入功率因数

0.95

变频器效率

>0.96（额定负载）

输出频率范围（HZ）

0~60HZ

输出频率分辨率（HZ）

0.01HZ

过载能力

150%（1min）

电气制动方式

电阻制动或再生制动

控制方式

VVVF开环控制，磁场定向闭环控制

散热方式

热管风冷

运行环境

0~40

环境湿度

<90%,无凝露

贮存环境

-40℃~70℃

海拔

<1000米

防护等级

IP20

系列

10kv系列

变频器容量（KVA）

250-750

750-1500

1500-2000

2000-2500

2500-6500

适配电机功率（KW）

200-560

560-1250

1250-1600

1600-2000

2000-5000

额定输出电流（A）

15-45

45-90

90-115

115-150

150-360

额定输出电压（V）

10000V±10%

输入功率因数

0.95

变频器效率

>0.96（额定负载）

输出频率范围（HZ）

0~60HZ

输出频率分辨率（HZ）

0.01HZ

过载能力

150%（1min）

电气制动方式

电阻制动或再生制动

控制方式

VVVF开环控制，磁场定向闭环控制

散热方式

热管风冷

运行环境

0~40℃

环境湿度

<90%,无凝露

贮存环境

-40℃~70℃

海拔

<1000米

防护等级

IP20

3.2基础拓扑结构

系统基础拓扑结构如图3-1所示。

图3-1基础拓扑结构

第4章系统结构

4.1系统原理

采用IGBT变频功率单元串联多重化叠加技术，属高-高电压源型变频器，直接3，6，10KV输入，直接3，6，10KV高压输出，如图4-1所示。

变频器主要由移相变压器、变频单元、控制柜和高压开关柜组成。

各个IGBT变频功率单元由输入隔离变压器的二次隔离线圈分别供电，额定电压580V,每相6个,因此相电压为3480V,所对应的线电压为6000V,给功率单元供电的二次电压互相存在一个相位差，实现输入多重化，由此可消除各单元产生的谐波，成为真正对电网无污染的“绿色高压变频器”。

如图4-2所示。

RHVC变频器由多个580VIGBT低压变频功率单元串联叠加达到高压输出的目的。

图4-1直接高-高方式图4-2电压叠加原理图

4.2系统组成

本系统采用IGBT变频功率单元串联多重化叠加技术，属于高—高电压源型变频器。

主要由高压开关柜、移相隔离变压器、变频单元功率柜、控制柜、励磁柜、制动电阻柜、数据监测柜部件组成。

如图4-3所示。

图4-3设备组成图

4.2.13KV系列

一般由9个变频功率单元组成，每3个变频功率单元串联构成一相，三相采用Y型接法，直接输出3KV三相交流电给电机供电。

（见下图所示）

4.2.26KV系列

一般由15个或18个变频功率单元组成，每5个或6个变频功率单元串联构成一相，三相采用Y型接法，直接输出6KV三相交流电给电机供电。

（见下图所示）

4.2.310KV系列

一般由24个或27个变频功率单元组成，每8个或9个变频功率单元串联构成一相，三相采用Y型接法，直接输出10KV三相交流电给电机供电。

（见下图所示）

4.3输入侧结构

输入侧是将6KV高压经过高压开关柜加到移相隔离变压器的原边，再根据电压等级和变频功率单元的级数由移相隔离变压器的副边分为多组，并通过移相之后，分别给每个变频功率单元独立的供电。

这样一般由几十到上百个脉波序列构成多级移相叠加的整流方式，可以大大改善网侧的电流波形，无需任何功率因数补偿及谐波抑制装置，使功率因数提高到0.95以上。

在系统的高开柜内装有充电电阻，防止大电流把功率单元内的电容冲击坏。

另外，高压开关柜上配有电压表和电流表，可以直接显示输入及输出的线电压、线电流等参数。

见图4-6所示。

4.4输出侧结构

输出侧由每个变频功率单元的两个交流输出端子依次进行串联，分别形成U、V、W三相，再接成Y型，给高压电机直接供电。

通过对每个变频功率单元的PWM波形进行叠加，可得到阶梯正弦PWM波形。

如图4-5所示。

这种波形正弦度好，dv/dt小，即使在低速下也能保持很好的波形。

因此对电缆和电机的绝缘无特殊要求，适用于常规的电缆和电机。

且电机不需要降额使用，可应用在新的电机或旧设备的改造。

同时，电机的谐波损耗大大减小，避免了由于输出谐波电流引起的电机发热，和转矩脉动引起的电机振动。

图4-5系统输出波形

4.5变频功率单元结构

变频器每个变频功率单元采用模块化设计，在结构和电气性能上完全一致，可以通用互换。

变频功率单元的基本拓扑为交—直—交三相整流/单相逆变电路。

主要有控制电路、驱动电路、故障检测电路、通讯电路、显示电路、整流电路、逆变等电路组成。

整流侧为二极管，经过电容把脉动的直流滤成稳定的直流电源。

通过对IGBT逆变桥进行正弦调制的PWM控制，可得到正弦的单相交流输出。

制动IGBT负责把直流侧过高的能量通过制动电阻释放掉。

过压抑制器是为了防止电压的瞬间变化损坏功率器件。

起到能量吸收的作用，以达到保护逆变电路的目的。

IGBT等功率器件的散热采用先进高效的热管散热技术，大大提高了功率器件的工作安全可靠性。

另外，每个变频功率单元都能显示自己的中间直流电压值、工作状态和故障信息等（原理见下图4-7所示）。

当功率单元发生故障后将会向控制柜发出信号，控制机将会及时的处理。

图4-6系统主接线图

图4-7功率单元原理图

4.6控制柜结构

控制柜由高速单片机、工控PC机和PLC共同构成。

单片机用于实现开环或闭环控制、PWM波生成控制、快速保护及网络控制等功能。

工控PC提供友好的全中文WINDONWS监控和操作界面，同时可以实现远程监控和网络化控制。

内置PLC则用于开关量信号的逻辑处理，运行和故障联锁，可以和用户现场灵活接口，满足用户的特殊需要。

控制柜与变频功率单元之间采用光纤传导技术，低压部分和高压部分完全可靠隔离，系统具有极高的安全性，同时具有很好的抗电磁干扰性能，可靠性大大提高。

4.7励磁柜及制动电阻柜结构

当负载为交流同步电动机，为了系统正常工作,需要一个稳定的励磁设备。

该变频调速系统采用WKLF-11型微机全控励磁装置。

励磁系统受控制柜内的PLC控制，输出的励磁电流随着变频器的频率改变而改变。

当电机需要四个象限工作时，若系统采用能耗制动方式时，需要配置制动电阻柜。

当电机发生制动时，通过制动电阻将回馈的能量释放掉，以达到减速的目的。

第5章安装及配线

5.1柜体安装

变频器应安装在通风良好的室内，远离水源和火源，安装的位置应便于检查和维护。

柜体及基础型钢的安装应符合下列要求：

●允许偏差应符合如下的规定

项目允许偏差（mm/m）

   不直度<1.5　

   水平度<1.5

●基础型钢安装后应有可靠接地。

●变频器安装在震动场所，应按设计要求采取防震措施。

●变频设备与结构件间连接应牢固。

柜体等不宜与基础型钢焊死。

●柜体成列安装时，排列应整齐，相邻两柜间接缝应<15mm，其它尺寸见下图：

●变频器的柜体、柜门接地应牢固可靠。

●变频单元安装后推拉应灵活，无卡阻、碰撞现象。

●高压开关柜的机械联锁或电气联锁装置应动作正确可靠。

5.2电气安装及接线

●导线与电气元件间采用螺栓连接、插接、焊接或压接等，均应牢固可靠。

●柜体内的导线不应有接头，导线芯线应无损伤。

●电缆芯线和所配导线的端部均应标明其回路编号。

编号应正确，字迹清晰且不易褪色。

●配线应整齐、清晰、美观，导线绝缘应良好，无损伤。

●引入柜体的电缆应排列整齐，编号清晰，避免交叉，并应固定牢固，不得使所接的端子排受到机械应力。

●控制电缆应采用屏蔽电缆。

其屏蔽层应按设计要求的接地方式接地。

●橡胶绝缘的芯线应外套绝缘管保护。

●强、弱电回路不应使用同一根电缆，并应分别成束分开排列，当有困难时应设强绝缘的隔板。

●带有照明的封闭式柜体应保证照明完好。

●接线端子应与导线截面匹配，不应使用小端子配大截面导线。

第6章变频器的操作

6.1变频器运行前的准备

6.1.1运行前的检查

检查设备状态，单元、变压器、电机、开关柜、励磁柜、制动电阻柜中的所有主电缆接线是否有松动；单元内的各个接插件、光纤等是否插到位；柜体及单元内部是否有异物。

6.2启动前准备

6.2.1控制系统送电

（1）在低压开关柜中把变频控制柜的控制进线电源（1#变频控制电源）送电；

（2）把控制柜内所有空气开关（ZK1～ZK7）送电；

（3）变频控制柜送UPS电源（在柜后）送电方法如下：

用手指按住ON按钮3秒钟后松开，这时：

①控制柜内PLC的各电源指示灯均亮；

②延时10秒后控制机的运行显示器和指示灯亮。

运行显示器显示“000.0”；

“故障处理板”的15个单元故障指示灯均亮。

（4）PLC状态复位，将PLC内的工作状态操作杆从RUN位置搬到STOP位置，在从STOP位置搬回RUN位置。

6.2.2励磁准备

（1）首先确保原两台励磁柜电源处于分闸状态；

（2）确保连接柜内两台接触器处于分闸状态；

（3）合上低压柜中变频励磁电源空气开关；

（4）合上变频励磁柜中的总电源开关和直流及交流电源开关；

（5）如报警，按复归按钮清除；

（6）检查励磁柜门各开关状态：

①远程/就地控制开关两台都拨到远程控制，连接柜内接触器自动控制；

②本机/备机两台励磁柜工作的选择“本机”备用的打到“备机”位置；

③开/闭环控制选择“闭环”位置；

④励磁电流和励磁电压已经设定完毕不需调节.

6.2.3变频高压开关柜

（1）闭合变频高压开关柜内电源空气开关；

（2）将各隔离开关置于如下位置：

①“旁路开关K2”置于分断位置

②“电源开关K1”置于合闸位置

③“负载开关K3”置于合闸位置

以上操作一定按顺序操作，具体方法：

用左手的大拇指按住电磁锁的红色按钮，这时电磁锁带电，用左手的食指拨开电磁锁的红色锁销，这时用右手拉下隔离开关K2，同样方法合上电源隔离开关K1和负载隔离开关K3，在此过程结束时一定注意要把锁销恢复到锁紧位置，每次操作隔离刀闸后观察隔离刀闸的接触情况。

注意：

如果隔离刀闸的电磁锁不解锁，请检查原6KV高压油开关是否处于分闸状态

6.2.4原高压6KV开关柜送电

（1）首先必须确认变频高压开关柜的绿色JC1分闸指示灯亮；

（2）打开一个功率单元柜门，观察功率单元上是否有显示；如显示值慢慢上张代表送电正常；

（3）高压送电开关合闸后约15秒（电力电容充电饱和），JC1会自动合闸，高压开关柜上红色JC1合闸指示灯亮。

送控制电→励磁准备→K2断→K1合→K3合→送6K电→准备启动

6.3变频启动

（1）把ZK8防止误操作开关合上，启动正常后把ZK8断开防止误操作；

（2）到控制柜后按下“单元复位”按钮和“KC复位”按钮，柜内的“故障处理板”的15个单元故障指示灯均熄灭，如有还亮的指示灯重新按下“单元复位”按钮和“KC复位”按钮；

（3）按下“启动”按钮，再按一下“升频”按钮。

变频器将自动启动并运行到17Hz（170转）并投励，还要有工作人员观察高开柜的电流表变化，投励成功后定子电流应由100A变为50A。

当定子电流基本稳定后，这时按升速按扭（励磁电流随着转速增加自动增减），调到生产时需要的转速。

如升速超过需要转速时一定要等到速度显示没有变化时，按降速按钮。

6.4停机操作

（1）可以直接按停机按钮停机；

（2）停高压油开关；

（3）旁路隔离开关合闸操作流程

①“负载隔离开关K3”置于分断位置

②“电源隔离开关K1”置于分断位置

③“旁路隔离开关K2”置于合闸位置

6.5原系统运行

旁路隔离刀闸置于合闸状态，隔离开关K1、K3置于分闸位置，可以按原操作正常投入工频运行；

6.6故障倒机

当工矿出现问题或变频自身发生故障时，为了保证井下的正常通风，马上倒到工频运行。

先把6KV主电拉下来，断隔离刀K1、K3合合隔离刀K2。

按原操作正常启动。

当变频发生故障时记住故障代码和哪个单元报警。

停电30分钟后若确认损坏则更换此变频单元。

第7章常见问题处理

7.1异常现象的处理

7.1.1高压6KV断电后JC1未分闸

高压6KV断电后,JC1会自动分闸。

6KV断电后，若高压开关柜上绿色的“JC1分闸”指示灯未亮，而红色的“JC1合闸”指示灯亮。

此时，应检查送电高开柜开关操作手柄的联动触点（线号为I2.2和L24）应可靠分断，若此触点可靠分断，则I2.2和L24之间的电压为DC24V，触点没断开I2.2和L24之间的电压为DC0V。

检查处理时注意不要将24V+线碰触机壳，必要时可以将变频控制柜内的“总进线电源”开关分断，使I2.2和L24线无电压。

处理完成后再按“铁法大兴矿主扇通风机调速装置简易操作规程”送电。

7.1.2高压6KV上电后JC1无法合闸

（1）高压6KV上电20秒后,JC1未自动合闸,检查送电高开柜开关操作手柄的联动触点（线号为I2.2和L24）是否未可靠闭合；

（2）高压6KV上电20秒后,JC1未自动合闸，看功率单元显示是否正常,观察显示电压是否大于600V；

（3）高压送电开关合闸后约2分钟后，JC1应没有合闸，检查一下所有单元是否显示正常，如显示的电压>600V则采取手动合闸。

将高开柜上的转换开关打到手动位置，然后合JC1，合上后将转换开关打到自动的位置；

（4）高压6KV上电20秒后,JC1自动合闸后又分闸，自动频繁分合闸操作，检查高压开关柜后门内的JC1机械分闸手柄是否被压入，或者检查送电高开柜油开关操作手柄的联动触点是否接触不良，时闭时开。

7.2保护代码及处理

变频器发生如下各保护时，均会使变频控制柜内的FLT继电器失电，使风机停运。

在控制柜的运行显示器显示相应的保护代码，同时“故障处理板”上相应变频单元的故障指示灯会点亮，依此查找发生故障的变频单元。

若运行显示器显示的保护代码为L01或L02时，再查看液晶显示显示具体的保护码是E005，E006，E031，E032中的哪一个

保护代码

保护类型

可能故障原因

处理对策

L01

一个变频单元

故障

1．E006保护为单元超温，检查热管散热器的温度是否过高，若温度过高可能散热器损坏或散热风机故障；

2．E005为单元直流过压。

1．运行过程中出现，按5.6故障倒机处理；

2．启动过程中出现：

1）依据“故障处理板”上点亮的变频单元故障灯确定故障单元；

2）目检故障单元内元件有无爆裂、焦黑痕迹；确认风机运转正常；

3）对于E005，E006的单元保护在完成上述的检查后若无爆裂、焦黑痕迹，等电机转速低于50转以下，可按“5.3变频启动”各步骤重运行。

3．E031或E032保护

此保护为单元内IGBT模块短路。

L02

两个及两个以上变频单元故障

1．同上；

2．若所有故障指示灯全部点亮说明高压停电。