电动机变频器

31.1电动机变频器 31.1.1变频器的组成及工作原理： 利德华福 HARSVERT-A 系列高压变频调速系统的结构见图 a，由移相变压器、功率 单元和控制器组成6000V 系列有 15（或 21）个功率单元，每 5（或 7）个功率单元串 联构成一相下图 6000V 系列变频器的结构图控制器图(b)工控机异步电动机PLC图 a：高压变频调速系统结构图 每个功率单元结构上完全一致，可以互换，其电路结构见图 b，为基本的交-直-交单 相逆变电路，整流侧为二极管三相全桥，通过对 IGBT 逆变桥进行正弦 PWM 控制， 可得到如图 c 所示的波形图 b：功率单元电路结构 输入侧由移相变压器给每个单元供电，移相变压器的副边绕组分为三组，对 6000V 系列，构成 30 脉冲整流方式这种多级移相叠加的整流方式可以大大改善网侧的电 流波形，使其负载下的网侧功率因数接近 1另外，由于变压器副边绕组的独立性， 使每个功率单元的主回路相对独立，类似常规低压变频器，便于采用现有的成熟技 术 参见图 a 和图 b输出侧由每个单元的 U、V 输出端子相互串接而成星型接法给电机 供电，通过对每个单元的 PWM 波形进行重组，可得到如图 d 所示的阶梯 PWM 波 形。

这种波形正弦度好，dv/dt 小，可减少对电缆和电机的绝缘损坏，无须输出滤波器 就可以使输出电缆长度很长，电机不需要降额使用，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，减小了轴承和叶片的机械 应力 当某一个单元出现故障时，通过使图 b 中的继电器 K 闭合，可将此单元旁路出系统 而不影响其他单元的运行，变频器可持续降额运行；如此可减少很多场合下停机造成的损失⁳ ⁳⁳ ⁳‱ ‱ ‱ ‱  ‱ ‱ ‱ ‱  ⁳ ⁳⁳⁳ › † ⁳⁳⁳⁳⁳⁳⁳⁳ † † † † ⁳ ⁳ 图 c：单元输出的 PWM 波形T TT T‱ ‱ ‱ ‱  ‱ ‱ ‱ ‱  ⁳ ⁳⁳⁳ › † ⁳⁳⁳⁳⁳⁳⁳⁳ † † † † 图 d：高压变频调速系统输出的相电压阶梯 PWM 波形 控制器核心由高速单片机来实现，精心设计的算法可以保证电机达到最优的运行性 能控制器还包括一台内置的 PLC，用于柜体内开关信号的逻辑处理，以及与现场 各种操作信号和状态信号的协调，增强了系统的灵活性 控制器结构上采用 VME 标准箱体结构，各控制单元板采用 FPGA、CPLD 等大规模 集成电路和表面焊接技术，系统具有极高的可靠性。

另外，控制器与功率单元之间采用光纤通讯技术，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31.1.2配置参数：变频调速系统型号A06/130变频调速系统容量(KVA)1200KVA电机功率(KW)933KW额定输出电流(A)80 ～ 170输入频率(Hz)45Hz 到 55Hz额定输入电压(V)6.6KV输入功率因数0.95（>20%负载）变频调速系统效率额定负载下>0.96输出频率范围(Hz)0.5Hz 到 120Hz输出频率分辨率(Hz)0.01Hz过载能力120%一分钟，150%立即保护模拟量输入0～10V/4～20mA，任意设定模拟量输出两路 0～10V/4～20mA 可选加减速时间0.1 到 3000 秒控制开关量输入输出可按用户要求扩展运行环境温度0 到 40℃贮存/运输温度-40 到 70℃冷却方式风冷环境湿度<90%,无凝结安装海拔高度<1000 米防护等级IP20外型尺寸(mm)(W×H×D)3600×2480×12004200×2480×12005100×2480×1200重量(Kg)3500～40004000～50005000～600031.1.3特殊运行方式：QS1QS2QS3变频器装置 QF当变频器故障时，可以断开 QS1、QS2 刀闸，合上 QS3 刀闸，切至旁路运行，从而可 以退出变频器进行维修，但是切换必须在没有电压的情况下进行。

就是说变频器装 置运行中无法切至旁路运行，而只有在变频器停运后再次启动前才可以切至旁路运 行此处的旁路运行是指整个装置的旁路运行，与某功率单元故障时切至旁路而不影响整体运行是完全完全不同的两个概念 31.1.4变频器操作注意事项 (1)日常操作 A变频器为高压危险装置，任何操作人员必须按照操作规程进行操作； B需要给变频器送电时，必须先送控制电源，变频器自检正常后给出“高压合闸允许” 信号后，方可给变频器送高压电； C需要切断变频器电源时，应先断高压电，再断控制电； D切断控制电源前，最好从工控机界面先将计算机关闭，防止在程序工作状态时直接 切断计算机电源 E切断控制电源后，要把 UPS 开关同时关掉，否则 UPS 过度放电将导致 UPS 损坏 F使用液晶屏时，只需用手指轻触即可，严禁使劲敲击或用硬物点击，并严禁任何无 关人员任意指点液晶屏，以防产生误操作； G变频器出现轻故障（比如冷风机故障、控制电源掉电等）时，虽然不会立即停机，但 必须及时处理，否则会演变成重故障，导致停机； H严格保证变频器运行的环境温度不超过 40℃，否则会影响变频器的寿命，运行安全 不能保证； I变频器所有参数在设备交付运行前都已进行合理设置，值班员不得随意更改。

(2)启动操作 A如果变频器处于断电状态，启动时应先加上控制电源； B变频器自检正常后，给出“高压合闸允许”信号，方可给变频器送高压电 C如果现场高压开关或控制系统没有得到变频器提供的“高压合闸允许”信号，请确认变频器控制电源是否加上，变频器本身是否处于故障状态； D 隔离开关处在变频位置时，用户高压真空开关合闸只相当于给变频器送电，电机并 不启动，需要启动电机，还必须给变频器发启动指令这一点和用户原来的操作习惯 有所区别； E变频器启动前，风机挡板最好处于关闭位置并确认电机没有因为其他风机的运行 而反转，否则容易引起变频器启动时过流 F电机需要启动时，如果电机刚停机不久，应确认电机已经完全停转，否则容易引起 变频器启动时单元过电压或者变频器过电流 G现场控制系统只有在得到变频器的“系统待机”信号后，才能给变频器发启动指令， 正常启动变频器； H给变频器的启动指令必须在高压合闸 3 秒后发出，持续时间应不小于 3 秒 I变频器启动后，必须提供合适的转速给定如果转速给定为 0，变频器虽然启动，电 机仍然不会转动 J在闭环运行的情况下，如果给定值不合理，电机也可能运行在我们期望的状态下； K电机通过变频器启动，启动次数及时间间隔没有限制。

L工频旁路情况下，要启动电机，直接将高压真空开关合闸即可 (3)调频操作 A变频器正常运行时，请将挡板或阀门开度调节到 100%，以充分减少截流损耗，达到 最好的节能效果； B对于水泵并联运行的工况，要注意负载的平衡情况，调速过程中注意变频器的输出 电流不要超过电机电流额定值； C用自动控制系统的计算机设定电机转速（变频器运行频率）时，按回车键以前，请核 实数据的正确性，防止输入过大或过小的异常数据 D对于水泵负载，注意不要设定过小的频率值在并联运行情况下，调速水泵速度过 低，将影响水泵出水 (4)停机操作 A要实现变频器正常停机，必须先给出变频器的停机或急停指令，不能直接分断高压 真空开关运行情况下直接分断高压真空开关，变频器将按电源故障（缺相或欠压） 处理这时必须履行故障处理措施，查明并记录故障原因，排除故障，将变频器复位 后方可重新开机，给操作带来不必要的麻烦； B给变频器发停机或急停指令使电机正常停机后，高压真空开关可以分断，也可以不 分断如果分断，则下次启动前必须重新合闸，我厂统一要分断 C对于水泵负载，变频器具有阀门联动功能如果开放该功能，需要停泵时，可以直接 给变频器发停机或急停指令，变频器会自动先关闭阀门，然后再减速停机。

如果出现 关阀故障，变频器将提供报警信息，不停机继续运行，以保证工业系统安全如果阀 门联动功能无效，则应按照常规操作规程进行操作，停变频器前先人工关闭水泵出 口阀门 D工频旁路情况下，要想将电机停机，则直接分断高压真空开关即可 (5)开关切换 A禁止带电合分旁路柜的隔离开关，旁路开关的倒换请在完全断电的情况下进行； B隔离开关有电气和机械双重闭锁功能，禁止强行合分隔离刀闸，禁止野蛮操作； C必须按规定的操作顺序对各隔离开关进行操作电子解锁的操作方法： (1)持续按住电子锁上的红色按钮，指示灯发光并有“滋”的声音，再向右拉出电子锁左 上的红色手柄，隔离开关的手柄方可操作 (2)如果持续按住电子锁的红色按钮，小红色发光二极管不亮，也没有“滋”的声音，表明 操作顺序不符合互锁逻辑，该隔离开关目前不可操作 (3)各电子锁可用钥匙插入解锁孔强行解锁 (4)QS2 和 QS3 为机械互锁，从机械结构上保证 QS2 和 S3 不会同时闭合 投变频器的操作顺序 (1)断开高压开关 QF； (2)拉开工频旁路隔离开关 QS3； (3)合变频器输入隔离开关 QS1； (4)合变频器输出隔离开关 QS2； (5)合上高压开关 QF； (6)向启动变频器发启动指令，启动电机调速运行。

电机工频旁路的操作顺序 (1)断开高压开关 QF ； (2)拉开变频器输出隔离开关 QS2； (3)拉开变频器输入隔离开关 QS1； (4)合上工频旁路隔离开关 QS3； (5)合上高压开关 QF，启动电机工频定速运行 电机绝缘的摇测： (1)电机测绝缘时，不得带变频器进行 (2)断开高压开关 QF ； (3)拉开变频器输出隔离开关 QS2； (4)拉开变频器输入隔离开关 QS1； (5)在靠电机侧对电机进行三相对地及相与相之间测绝缘 (6)绝缘合格后合变频器输入隔离开关 QS1； (7)合变频器输出隔离开关 QS2； (8)合上高压开关 QF； 31.1.2常见问题的处理： (1)轻故障分类与报警 系统发生下列故障时,按照轻故障处理： 单元旁路运行、变压器轻度过热、柜门连锁故障、单元柜风机故障、电机轻度过热、 UPS 输入掉电、工控机故障（标准操作面板无此项故障） 上述任何一个故障发生时，系统给出间歇的“音响报警”和间断的“故障指示”报警 状态下，如果用户发出“报警解除”指令，则系统撤消“音响报警”信号，只保留间断的“故障指示” 对于轻故障的发生，系统不作记忆处理故障存在时报警，如果故障自行消失，则报 警自动取消。

系统运行时如果发生这类故障，变频器并不立即停机在停机状态下， 如果存在这类故障，用户也还能进行启动等操作 (2)重故障分类与报警 系统发生下列故障时,按照重故障处理： 单元重故障、变压器严重过热、现场机械故障、电机严重过热、闭环运行时给定和反 馈掉线 上述任何一个故障发生时，系统给出连续的“音响报警”、 “故障指示”、 “高压急切”以及“紧急停机”指令用户可以用“报警解除”按钮清除报警的音响信号，但系统保持“故 障指示”、 “高压急切”以及“紧急停机”指令 以上四类重故障发生后，系统作记忆处理故障一旦发生，系统报警并自动跳闸停机 如果故障自行消失， “故障指示”、 “高压急切”以及“急停”等指令也都一直保持，故障原 因被记录只有故障彻底排除，并且用“系统复位”按钮将系统复位后才能重新开机 重故障发生时，高压电源将自动分断如果因为其他原因没有分断，用户可以用柜门 的“急停”按钮将高压电源强行手动分断 (3)对常见问题的处理措施 本变频调速系统具有高度的智能化水平和完善的故障检测电路，并能对所有故障提 供精确的定位，在工控机界面上标准操作面板界面作出明确的指示可以根据显示 的故障信息，分别采取以下处理措施： A单元过电压：请检查输入的高压电源正向波动是否超过允许值；如果是减速时过电 压，请适当加大变频调速系统的减速时间设定值，变频调速系统输入电压正向波动 值最大为+5%，和用户有另行约。