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1、HARSVERT A高压变频调速系统介绍 培训人员 现场调试工程师 培训讲师 xxx HARSVERT A高压变频调速系统介绍 一 产品型号的意义 二 变频调速原理 三 系统结构 四 工作原理 五 变频器结构 六 产品系列 七 性能 参数指标 八 系统功能 九 特色功能 额定电流 A 电压等级 KV 控制方式 变频调速系统 VERT 产品系列 s 公司名称缩写 HAR 注 1 额定输出电流为 A 2 电压等级 KV 3 控制方式 A表示异步机普 通控制型 VA表示异步机矢量 控制型 VS表示同步机矢量控 制型 额定电流130A 电压等级6KV 异步机 变频调速系统 正弦波系列 公司名称缩写 一
2、 产品型号的意义 二 变频调速原理 按照电机学的基本原理 电机的转速满足如下的关系式 n 1 s 60f p n0 1 s P 电机极对数 f 电机运行频率 s 滑差 从式中看出 电机的同步转速n0正比于电机的运行频率 n0 60f p 由于滑差s一般情况下比较小 0 0 05 电机的 实际转速n约等于电机的同步转速n0 所以调节了电机的供电频 率f 就能改变电机的实际转速 电机的滑差s和负载有关 负载 越大则滑差增加 所以电机的实际转速还会随负载的增加而略有 下降 三 系统结构 单元串联多电平拓扑结构 组成 移相变压器 功率模块 控制器 电压源高 高型变频器 直接高压输入 直接高压 3 6
3、10KV 输出 少数功率单元故障时 变频器可将其旁路降额运行 系统不停机 可以和用户现场DCS系统灵活接口 满足不同用户的不同要求 四 工作原理 这种多级移相叠加的 整流方式 消除了大 部分由独立功率单元 引起的谐波电流 可 以大大改善网侧的电 流波形 使变频器网 侧电流近似为正弦波 使其负载下的网侧 功率因数达到0 95以 上 输入侧移相变压器将 网侧高压变换为副边 的多组低压 各副边 绕组在绕制时采用延 边三角接法 相互之 间有一定的相位差 四 工作原理 每个功率单元分别由输 入变压器的一组副边供 电 每个单元的U V输出端 子相互串接而成星型接 法给电机供电 无须输 出滤波器 电机不需要
4、 降额使用 可直接用于 旧设备的改造 同时 电机的谐波损耗大大减 少 消除了由此引起的 机械振动 减小了轴承 和叶轮的机械力 柜内还附带输出电流和 电压检测功能 四 工作原理 每一个功率单元相当于一台交 直 交电压型单相低压变频器 五 变频器结构 功率柜 变压器柜 控 制 器 柜 特点 q拼装机柜 q结构紧凑 q零配件少 q占地面积小 q安装方便 q投产快 外观 变压器柜功率柜 控 制 柜 特点 q移相变压器为干式变压器 H级绝缘 系统温度可达185 能够完全消除电网侧电压 电流谐波 q功率单元内部完全采用进口优质器件 所有功率单元安装采用滑轨 更换方便快捷 q控制柜主要有控制器 PLC UP
5、S 报警器 DC24V电源 控制电源开关 接线端子 液晶显示器 操作按钮等 组成 q控制器与功率单元之间采用光纤通讯技术 具有很好的抗电磁干扰性能 q变压器 控制柜及所有功率单元自带温控保护 基本免维护 五 变频器结构 五 变频器结构 变压器柜 五 变频器结构 变压器柜 高压接线端子 五 变频器结构 变压器柜 电压互感器 五 变频器结构 变压器柜 避雷器 五 变频器结构 变压器柜 电压互感器 五 变频器结构 变压器柜 行程开关 五 变频器结构 变压器柜 移相变压器 五 变频器结构 变压器柜 温控仪 五 变频器结构 变压器柜 柜底风机 五 变频器结构 变压器柜 断路器 五 变频器结构 变压器柜
6、柜顶冷却风机 五 变频器结构 功率柜 五 变频器结构 功率柜 冷却风机 五 变频器结构 功率柜 电流霍尔 五 变频器结构 功率柜 电压互感器 五 变频器结构 功率柜 行程开关 五 变频器结构 功率柜 功率模块 五 变频器结构 功率模块 五 变频器结构 功率模块 HARS700 045P 第二代产品 带旁路 输出电流为45安培 输入电压为700伏 公司名称的缩写 五 变频器结构 功率模块 1 熔断器座 每个熔断器座上连接着一 个输入端子 变压器副边 绕组上的相电压通过该输 入端子进入功率模块 五 变频器结构 功率模块 2 熔断器 熔断器主要用于移相变压器 副边绕组的过流保护 当输 入侧的电流过大
7、 或者负载 过大 或者功率模块内部的 元器损坏时 熔断器立即断 开 起到保护的作用 五 变频器结构 功率模块 3 整流桥 整流桥的作用是将移相变压器 副边绕组输入的交流电转变成 为直流电 它是由二极管三相 全桥进行不控全波整流 五 变频器结构 功率模块 4 电解电容 电解电容的作用是滤波和储能 由移相变压器副边绕组输入 的交流电是一个畸波电流 只 有通过电解电容对其进行平滑 滤波之后 是之有较好的直流 波形 五 变频器结构 功率模块 5 IGBT IGBT作为大功率电子器件 具有驱动功 率小 开关能耗小 工作频率高等优点 在一个功率模块里有四只IGBT 他们共 同组成功率模块的逆变电路 通过控
8、制系 统对四只IGBT开关时间的控制 以达到 改变功率单元输出电压的频率的目的 五 变频器结构 功率模块 6 均压电阻 均压板 为了保证同一功率模块内的电解电容的 电压一致 通常在每一个电容的两端并 联一个电阻 该电阻称为均压电阻 在大容量的功率模块里 通常将多个均 压电阻固定连接在同一个电路板上 该 板成为均压板 五 变频器结构 功率模块 8 单元控制板 单元控制板是系统的控制器与功率模 块之间的通讯接口 控制器发给功率 模块的命令 由控制板接受并转发 功率模块需要传递给控制器的信号 如功率模块报过压 过热 过流 欠 压 欠流等故障 或者启动旁路信号 都需要控制板转发给控制器 五 变频器结构
9、 功率模块 8 驱动板 驱动板的作用是给IGBT发出驱 动信号 给旁路里的可控硅触发 信号 五 变频器结构 功率模块 9 旁路 该产品在每个功率单元的输出端之间 并联了一个旁路电路 当某个功率单 元故障时 封锁对应功率单元IGBT 的触发信号 然后让旁路SCR导通 保证电机电流能通过 仍形成通路 五 变频器结构 功率模块 10 滤波板 滤波板安装于可控硅旁边 其主要 作用是吸收可控硅的阳极与阴极之 间的尖峰电压 保护可控硅 五 变频器结构 功率模块 11 温度继电器 功率模块内的温度继电器安装于 IGBT之间 主要用于测量功率模 块的温度 每一个功率模块里安 装了两个温度继电器 五 变频器结构
10、 功率模块 12 输出端子 主要用于输出功率模块的额 定电压 每一个功率模块安 装有两个输出端子 同一相 功率模块的输出端子通过铜 母排相互串联连接 五 变频器结构 功率模块 电 路 原 理 图 五 变频器结构 控制柜 控制系统由主控制器 人机界面 嵌 入式工控机 PLC三大部分构成 三大 部分各有分工 又互相通讯 协同工作 人机界面和主控制器及PLC之间均采用 RS485进行数据通讯 通讯协议为公司内 部的自定义协议 主控制器和PLC之间采 用I O点及模拟信号线建立简单通讯 主控制器从人机界面或PLC接收控制指令 对所有功率单元实施控制 同时监控各 功率单元的状态 送给人机界面进行状态显示
11、 通知PLC实施系统保护 人机界面为变频器提供的人机接口界面 变频器参数设定 功能设定 故障查询 运 行记录都通过人机界面来实现 PLC负责对变频器内部故障状态进行监控 同时和工业现场进行接口 使变频器满 足各种现场的不同控制要求 五 变频器结构 控制系统 控制器由1块主控制板 3块光纤板 1块通讯板 1块电源板 1块信号 调整板和一块总线板构 成 五 变频器结构 控制器 主控板主要由处理器 程序存储器 参数存储器 CPLD FPGA 及 RS485等接口芯片组成 主控板通过串行口或接口板 接收 和处理来自工控机及PLC的控制命令 同时向外发送自身的状态信息 主控板同时产生每相各级功率单元 的
12、触发脉冲 采集和处理所有功率单 元反馈回来的故障信息 通知人机界 面进行故障记录 通知PLC实施系统 的报警和保护 五 变频器结构 控制器 主控板 光纤板的作用是将主控板对功率单元 的控制信号 触发脉冲 旁路控制信号 脉冲封锁信号等 进行转换 变成串 行的光信号通过光纤输出给功率单元 将功率单元传送过来的光信号转换为电 信号 主要是功率单元的故障信息 并进行串行到并行的转换 传递给主控 板处理 光纤板同时对通讯进行检测 无法建 立通讯时报告通讯故障 光纤板上包含多个单元电路 各单元 电路功能相同 相互独立 每个单元电 路负责和一个功率单元通讯 五 变频器结构 控制器 光纤板 信号调整板负责控制
13、器和外部接口信 号的处理 这些信号包括 输入电压 输入电流 输出电压 输出电流 PLC的4 20mA信号 控制器输出给 PLC的节点信号 由PLC来的节点信号 等 在单模块旁路的主控系统中 信号调 整板自含CPU 对模拟量进行采集 采集结果通过数据通讯方式传递给主 控板 再由主控板通过通讯方式传递 给人机界面进行记录和显示 五 变频器结构 控制器 信号调整板 电源板主要给主控制箱提供控制电源 由于控制箱采用了多路不共地的5V电 源 电源板上有3个5V电源模块 一个 正负15V模块 24V为备用电源 一般不焊 五 变频器结构 控制器 电源板 变频器人机界面需要和主控板 PLC 上 位机 温度采集
14、模块 7033 等进行数据通 讯 通讯协议又有RS422 RS485等多种 人机界面又有操作面板 工控机 UNO 嵌 入式等不同种类 通讯接口板的主要功能是对这些不同的接 口进行配置 变频器内外的各种接口都连接 到通讯接口板 再通过通讯接口板统一连接 到人机界面 从而简化人机界面对外的通讯 连线 五 变频器结构 控制器 通讯接口板 可编程控制器PLC是变频器控制系统的三部分之一 主要负责 变频器与工业现场的接口 以及对变频器内部开关量的处理 PLC负责对系统内外的各种状态进行综合判断 实现对变频器的 启动 停机 急停控制 实现对变频器故障的报警与保护 五 变频器结构 PLC 四 变频器结构 人
15、机界面 人机操作界面为嵌入式工控机 变频器参数设定 功能设定 故障查询 运行记录都通过嵌入式工 控机来实现 本机控制状态下 变频器可以通过嵌入式工控机 提供的界面直接进行启动 停机 调频等操作 正常情况下 控制器 嵌入式工控机和PLC之间 建立有实时通讯 六 产品系列 10000V系列 375 5000KVA 适配电机300 7000KW 3000V系列 375 1560KVA 适配电机300 2000KW 6000V系列 375 3120KVA 适配电机300 5000KW 七 主要性能参数 6000V 变频器容量 KVA 375 6000 适配电机功率 KW 300 5000 输入频率 H
16、z 45 55 额定输入电压 V 6000 10 输入功率因数0 95 20 负载 变频器效率额定负载下 0 96 输出频率范围 Hz 0 5 120 输出频率分辨率 Hz 0 01 额定输出电流 A 36 600 过载能力120 1min 200 立即保护 模拟量输入0 10V 4 20mA 模拟量输出两路0 10V 4 20mA可选 加减速时间 S 0 1 3000 八 系统功能 液晶显示器 操作按钮 及开关 操作警示 防尘滤网 八 系统功能 1 启动方式设定功能 正常启动 软启动 正常启动 变频器按正常方式启动后 开环运行于设定频率 或者闭 环于被控量的期望值 软启动 采用软启动方式后 不论用户 设定的频率为多少 变频器都 直接升速到系统参数中提供的 电源投切频率 即被软启动的 电机由变频器拖动至工频电源 运行 八 系统功能 2 运行方式设定功能 闭环运行方式 开环运行方式 开环运行方式 用户可直接设定变频器 的运行频率 闭环运行方式 用户可以设定被调节量 如压力 温度等 的期望 值将根据被调节 量的实际值 自动调节输 出频率 使被调节量的实 际值自动跟随期望值 八 系统功能 3
