高壓變頻器構成及測試

論文類別:工學論文 > 電子機械論文
論文作者: 祁紅偉 張曉睿
上傳時間:2010-8-19 10:39:00

摘要:本文詳細介紹了POWERSMART高壓變頻器的系統組成,控制原理,及其技術特點與優勢。控制系統采用雙DSP控制,可靠性高,是單元串聯多重化電壓源型完美無諧波高-高式高壓變頻器,並介紹了高壓變頻器的出廠測試情況。
關鍵詞:變頻器 多重化 飛車啟動 完美無諧波
    0 引言
    哈爾濱九洲電氣股份有限公司成立於2000年,是以“高壓、大功率”電力電子技術為核心技術,以“高效節能、新型能源”為產品發展方向,從事電力電子成套設備的研發、制造、銷售和服務的高科技上市公司。  
本文主要對PowerSmart系列高壓變頻器功能、出廠測試進行介紹。
    1 Power SmartTM高壓變頻調速控制裝置系統組成
    Power SmartTM系列高壓變頻調速系統主要由切分移相幹式變壓器櫃、功率單元櫃、控制單元櫃、遠控操作箱、旁路開關櫃等部分組成。切分移相幹式變壓器為變頻器的輸入設備,一般由鐵心、輸入繞組、屏蔽層、輸出繞組及冷卻風機、過熱保護等部分構成。控制單元櫃主要由主控制器、溫控器、風機保護器、人機界面(數碼管和彩色觸摸屏可選)、PLC、嵌入式微機、開關電源、EMI模塊、隔離變壓器、空氣開關、接觸器、繼電器、模擬量模塊、開關量模塊等組成。
    2 工作原理
    Power SmartTM系列高壓變頻器是采用單元串聯多重化技術屬於電壓源型高-高式高壓變頻器。所謂多重化,就是每相由幾個低壓功率單元串聯組成,各功率單元由一個多繞組的移相隔離變壓器來獨立供電。采用多重化疊加的方式,使變頻器輸出電壓的諧波含量很小,不會引起電動機的附加諧波發熱。其輸出電壓的dV/dt也很小,不會給電機增加明顯的應力,因此可以向普通標準型交流電動機供電,而且無需降容使用。由於輸出電壓的諧波和dV/dt都很小,不需要附加輸出濾波器,輸出電纜也長度無要求。由於諧波很小,附加的轉矩脈動也很小,避免了由此引起的機械共振。變頻器工作時的功率因數達0.96以上,完全滿足了供電系統的要求。因此不需要附加電源濾波器或功率因數補償裝置,也不會與現有的補償電容裝置發生諧振,變頻器工作時不會對同一電網上運行的電氣設備發生幹擾,因而被人們譽為“完美無諧波的高壓變頻器”。 免費論文下載中心 http://www.hi138.com     3 技術特點
    采用雙DSP控制,可靠性高,杜絕了變頻器死機問題;采用36脈沖整流(以6KV變頻器為例)及空間矢量多重化PWM技術,每相由6個功率單元串聯而成,並直接驅動電動機,無需輸出升壓變壓器。輸出電平數高,dv/dt很小,輸出波形接近正弦波。采用專利技術的實時光纖傳送技術,對功率單元進行控制。變頻器輸出轉矩脈沖窄,控制精度高,避免了機械共振。完善的自我診斷和故障預警機制,上電自檢,運行中實時監測,檢測速度高。通過雙DSP系統,實現納秒級運算並進行綜合判斷,分析準確,減少變頻器誤報警。具有PWM控制波形與逆變輸出波形實時驗證功能,提高了輸出波形的準確性,增強了系統無故障的運行能力。具有反轉啟動和飛車啟動功能,無論電機處於正轉還是反轉狀態,變頻器均可實現大力矩直接啟動。具備來電自啟動功能,避免電網短時失電對生產造成影響。變頻器發生短路、接地、過流、過載、過壓、欠壓、過熱等情況時,系統均能故障定位並且及時告警或保護,對電網波動的適應能力強。支持中心點偏移式的旁路技術。當某一個功率單元失效時,能夠立即對該單元實施旁路處理,而整個變頻器的輸出仍能維持94%以上的電壓,這保證了系統的不間斷運行。
    4 出廠測試
    Powersmart系列高壓變頻器檢驗項目(全功率出廠測試)包括:①一般檢驗:包括外觀、部件、元器件。②電氣間隙與爬電距離檢驗。③安全與接地檢驗。④外殼防護檢驗。⑤保護功能檢驗。⑥顯示功能檢驗。⑦效率檢驗。⑧功率因數檢驗。⑨輸出電壓檢驗。⑩頻率分辨率檢驗。 過載試驗。 連續運行試驗。 啟動特性控制實驗。 溫升試驗。 諧波實驗。 控制回路上電源切換實驗。 不間斷後備電源實驗。 高壓掉電短時跟蹤再啟動實驗。 飛車啟動試驗。
    九洲電氣生產的每一臺PowerSmart系列高壓變頻器,在出廠時都經過嚴格測試。九洲電氣組建了高壓大功率變頻器實驗室。具體包括:電氣性能試驗室,負責對產品的工頻耐壓、電氣絕緣、三防、效率、功率因數、產品的動態特性等性能進行綜合測試。電磁兼容實驗室,負責對產品進行快速脈沖群、靜電、浪湧、電壓跌落等項目試驗。單元模塊老化實驗室,負責對每一個功率單元、控制單元板進行高溫帶載72小時老化實驗。中高壓變流試驗站,是與羅克韋爾共同建造的,負責對中高壓等級的變頻器、軟啟動器、兆瓦級風力發電變流器、SVC產品進行智能化帶負載性能測試。其所能測試等級為690V到10KV,最大測試功率可達到5000KW。它為高壓變頻器的技術發展提供了一個全方位的試驗平臺。

參考文獻


[1]仲明振,趙相賓.高壓變頻器應用手冊.機械工業出版社.2009.9.1版第254-325. 免費論文下載中心 http://www.hi138.com
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