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高壓變頻調(diào)速裝置

發(fā)布時間:2017-05-09

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發(fā)布人:未知

  襄陽源創(chuàng)電氣有限公司小王告訴我們:工作原理及特點
 
  YBP高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)采用直接“高-高”變換形式,為單元串聯(lián)多電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),主體結(jié)構(gòu)由多組功率模塊串聯(lián)而成,從而由各組低壓疊加而產(chǎn)生需要的高壓輸出,它對電網(wǎng)諧波污染小,輸入諧波畸變小于3%,直接滿足IEEE519-1992的諧波抑制標(biāo)準(zhǔn),輸入功率因數(shù)高,不必采用輸入諧波濾波器和功率因數(shù)補(bǔ)償裝置;輸出波形質(zhì)量好,輸出電壓諧波畸變小于2%,不存在諧波引起的電機(jī)附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動、噪音、輸出dv/dt、共模電壓等問題,不必加輸出濾波器,就可以使用普通的異步電機(jī),變頻裝置10KV輸出,每個系統(tǒng)共有24個功率單元,每8個功率單元串連構(gòu)成一相。
 
  功率單元:
 
  每個功率單元分別由輸入變壓器的一組副邊供電,功率單元之間及變壓器二次繞組之間相互絕緣,二次繞組采用星形折邊接法,實現(xiàn)多重化,以達(dá)到降低輸入諧波電流的目的。每個功率單元結(jié)構(gòu)上完全一致,可以互換,其電路結(jié)構(gòu)圖如下,系統(tǒng)為基本的單相逆變電路,整流側(cè)為二極管三相全橋, IGBT逆變橋的控制方式為PWM控制,并且有自動單元旁路功能。
 
  功率單元內(nèi)器件承受的高電壓為單元內(nèi)直流母線的電壓,可以直接使用低壓功率器件,器件不必串聯(lián),不存在器件串聯(lián)引起的均壓問題,而且功率單元中采用的低壓IGBT功率模塊,驅(qū)動電路簡單,技術(shù)成熟可靠,器件工作在低壓狀態(tài),不易發(fā)生故障。
 
  單元旁路功能:當(dāng)某個功率模塊發(fā)生故障時自動旁路運行,變頻裝置不停機(jī),但需降額使用,即在每個功率單元輸出端之間并聯(lián)旁路電路,當(dāng)功率單元故障時,封鎖該功率單元IGBT的觸發(fā)信號,然后讓旁路SCR導(dǎo)通,保證電機(jī)電流能通過,仍形成通路。這樣能維持生產(chǎn)要求,大大提高了系統(tǒng)運行的可靠性。
 
  概述
 
  YBP變頻器的功率單元為模塊化設(shè)計,可以從機(jī)架上抽出,移動和更換,所有功率單元是完全一致的,如果某一單元由于故障而不能正常工作,可以在允許設(shè)備退出的時間用備用單元將其替換。即:在變頻停機(jī)高壓切斷的情況下,拔掉故障單元的四根光纖;用扳手卸下故障單元的R、S、T、U、V五根連線;拆下故障單元與軌道的固定螺絲;將故障單元輕輕拿下,按拆卸相反的順序?qū)溆脝卧b上并接好即可。更換一個單元的時間只需5分鐘。更換單元不須專用工具。
 
  逆變器側(cè)采用高開關(guān)頻率的IGBT器件,保證良好的輸出波形。
 
  輸入側(cè)的隔離變壓器能保護(hù)電機(jī)不受共模電壓的影響。
 
  整個變頻系統(tǒng)采用強(qiáng)迫風(fēng)冷,冷卻系統(tǒng)可靠,平均無故障時間≥變頻裝置本身,每一套冷卻裝置拆裝方便,滿足變頻裝置的安全可靠地運行。
 
  保護(hù)
 
  變壓器進(jìn)線接線端子足夠大,便于與進(jìn)線電纜連接。變壓器柜內(nèi)高壓引線導(dǎo)體能滿足發(fā)熱的允許值(<65℃)
 
  變壓器在各分接頭位置時,能承受線端突發(fā)短路的動、熱穩(wěn)定而不產(chǎn)生任何損傷、變形及緊固件松動。
 
  每個功率單元帶兩相輸入熔斷器保護(hù)。
 
  變頻裝置還具有以下保護(hù)功能:
 
  a、過電壓保護(hù):檢測每個功率模塊的直流母線電壓,如果超過額定電壓的115%,則變頻器保護(hù)。
 
  b、過電流保護(hù):電機(jī)額定電流的150%,立即保護(hù)。
 
  c、欠電壓保護(hù):檢測每個功率模塊的直流母線電壓,如果低于設(shè)定的數(shù)值,則變頻器保護(hù)。此保護(hù)實際上包括了對電網(wǎng)電壓負(fù)向波動的保護(hù)。
 
  d、缺相保護(hù):缺相保護(hù)設(shè)置在每個功率模塊上。當(dāng)變頻器輸入側(cè)掉相或功率模塊的保險熔芯熔化時,會發(fā)出報警信號并保護(hù)。
 
  e、過載保護(hù):電機(jī)額定電流的120%,每10分鐘允許1分鐘,超過則保護(hù)。此保護(hù)實際上包括了對電網(wǎng)電壓正向波動的保護(hù)。
 
  f、過熱保護(hù):包括兩重保護(hù):在變頻調(diào)速系統(tǒng)柜體內(nèi)設(shè)置溫度檢測,當(dāng)環(huán)境溫度超過預(yù)先設(shè)置的值時,發(fā)報警信號;另外,在主要的發(fā)熱元件,即整流變壓器和電力電子功率器件上放置溫度檢測,一旦超過極限溫度(變壓器130℃、功率器件80℃),則保護(hù)。
 
  g、光纖故障保護(hù):當(dāng)控制器與功率模塊之間的連接光纖出現(xiàn)故障時,會發(fā)出報警信號并保護(hù)。
 
  以上故障,均在中文用戶界面上指定故障確切位置,便于用戶采取對應(yīng)措施。
 
  對外標(biāo)準(zhǔn)接口:
 
  整套變頻控制裝置,包括移相變壓器、變頻器、旁路柜等所有部件及內(nèi)部連線一體化設(shè)計,需方只須連接高壓輸入,高壓輸出、控制電源和控制線即可。
 
  高壓變頻器對外接口的具體定義如下:
 
  1)變頻器提供的開關(guān)量:
 
  變頻器采用西門子S7-200系列的PLC,標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字量配置為24點入、16點出,并且可以根據(jù)用戶的不同需求進(jìn)行I/O點的擴(kuò)展及參數(shù)化設(shè)計。其部分輸出定義為:
 
  (1)變頻器待機(jī)狀態(tài)指示:表示變頻器已待命,具備啟動條件。
 
  (2)變頻器運行狀態(tài)指示:表示變頻器正在運行。
 
  (3)變頻器控制狀態(tài)指示:節(jié)點閉合表示變頻器控制權(quán)為現(xiàn)場遠(yuǎn)程控制;節(jié)點斷開表示變頻器控制權(quán)為本地變頻器控制。
 
  (4)變頻器輕故障指示:表示變頻器產(chǎn)生報警信號。包含柜門非法打開、變壓器超溫、控制電源掉電、給定信號斷線、單元旁路(過熱、欠壓、缺相、驅(qū)動故障)等信息
 
  (5)變頻器重故障指示:表示變頻器發(fā)生重故障,立即關(guān)斷輸出切斷高壓。包含過壓、過流、光纖故障、變壓器嚴(yán)重過熱
 
  (6)電機(jī)在工頻旁路:表示電動機(jī)處于工頻旁路狀態(tài)。
 
  2).變頻器提供給高壓開關(guān)柜
 
  高壓開關(guān)緊急分?jǐn)啵鹤冾l器出現(xiàn)重故障時,自動分?jǐn)喔邏洪_關(guān),閉點有效。
 
  以上所有數(shù)字量采用無源接點輸出,定義為接點閉合時有效。除特別注明外,接點容量均為AC220V,3A。
 
  3)變頻器提供的模擬量:
 
  變頻器可以提供2路4~20mA的電流源輸出,帶負(fù)載能力均為500Ω。模擬量信號和物理量實際大小的對應(yīng)關(guān)系可由用戶在調(diào)速裝置上設(shè)定,每路模擬輸出對應(yīng)的物理量可以由需方從以下參量中選擇:
 
  輸出頻率、給定頻率、輸入電流、輸出電流、輸入電壓、輸出電壓、閉環(huán)給定值、實際反饋值。
 
  4)DCS提供給變頻器的開關(guān)量:
 
  a)啟動指令:干接點,3秒脈沖閉合時有效,變頻器開始運行。
 
  b)停機(jī)指令:干接點,3秒脈沖閉合時有效,變頻器正常停機(jī)。
 
  c)緊急停機(jī)指令:干接點,閉合保持有效,變頻器緊急停機(jī)。
 
  5)DCS提供給的變頻器模擬量:
 
  變頻器采用西門子S7-200系列的PLC模擬量擴(kuò)展模塊EM235滿足上述要求,此模塊可提供4路4~20mA電流源或0~5V電壓源的輸入,其輸入可根據(jù)用戶不同的要求進(jìn)行定義,滿足用戶多方面的需求,可定義為給定頻率、給定轉(zhuǎn)速、壓力反饋等。
 
  注:詳細(xì)接口設(shè)計需要在簽訂技術(shù)協(xié)議階段由雙方商定!本方案提供的接口僅供參考。
 
  主回路控制
 
  A.手動旁路柜
 
  旁路柜中,共有3個高壓隔離開關(guān),為了確保不向變頻器輸出端反送電,K2與K3采用電磁互鎖操動機(jī)構(gòu),實現(xiàn)電磁互鎖。當(dāng)K1、K3閉合,K2斷開時,電機(jī)變頻運行;當(dāng)K1、K3斷開,K2閉合時,電機(jī)工頻運行,此時變頻器從高壓中隔離出來,便于檢修、維護(hù)和調(diào)試。
 
  旁路柜必須與上級高壓斷路器DL連鎖, DL合閘時,絕對不允許操作旁路隔離開關(guān)與變頻輸出隔離開關(guān),以防止出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象,確保操作人員和設(shè)備的安全。
 
  1.故障分閘:將變頻器“高壓分?jǐn)?rdquo;信號與旁路柜“變頻投入”信號串聯(lián)后,并聯(lián)于高壓開關(guān)分閘回路。在變頻投入狀態(tài)下,當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時,分?jǐn)嘧冾l器高壓輸入;旁路投入狀態(tài)下,變頻器故障分閘無效。
 
  2.保護(hù):保持原有對電機(jī)的保護(hù)及其整定值不變。
 
  B.自動旁路
 
  變頻/工頻自動切換:
 
  旁路柜在變頻器進(jìn)、出線端增加了兩個隔離刀閘,以便在變頻器退出而電機(jī)運行于旁路時,能安全地進(jìn)行變頻器的故障處理或維護(hù)工作。
 
  旁路柜主要配置:三個真空接觸器(KM1、KM2、KM3)和兩個刀閘隔離開關(guān)K1、K2。KM2與KM3實現(xiàn)電氣互鎖,當(dāng)KM1、KM2閉合,KM3斷開時,電機(jī)變頻運行;當(dāng)KM1、KM2斷開,KM3閉合時,電機(jī)工頻運行。另外,KM1閉合時,K1操作手柄被鎖死,不能操作;KM2閉合時,K2操作手柄被鎖死,不能操作。
 
  電機(jī)工頻運行時,若需對變頻器進(jìn)行故障處理或維護(hù),切記在KM1、KM2分閘狀態(tài)下,將隔離刀閘K1和K2斷開。
 
  l合閘閉鎖:將變頻器“合閘允許”信號串聯(lián)于KM1、KM2合閘回路。在變頻器故障或不就緒時,真空接觸器KM1、KM2合閘不允許;在KM1、KM2合閘狀態(tài)下,若變頻器出現(xiàn)故障,則“合閘允許”斷開,KM1、KM2跳閘,分?jǐn)嘧冾l器高壓輸入電源。
 
  l旁路投入:將變頻器“旁路投入”信號并聯(lián)于KM3合閘回路。變頻運行狀態(tài)下,若變頻器出現(xiàn)故障且自動投入允許,或者需要將電機(jī)從變頻投入到工頻狀態(tài)運行(按下“工頻投切”按鈕),系統(tǒng)將首先分?jǐn)嘧冾l器高壓輸入、輸出開關(guān)KM1和KM2,經(jīng)過一定延時后,“旁路投入”閉合,即工頻旁路開關(guān)KM3合閘,電機(jī)投入電網(wǎng)工頻運行。
 
  l保護(hù):保持原有對電機(jī)的保護(hù)及其整定值不變。
 
  監(jiān)控界面:
 
  彩色嵌入式人機(jī)界面,它的操作權(quán)限分級且能保證設(shè)備的可靠運行,它提供友好的全中文操作界面。
 
  彩色嵌入式人機(jī)界面可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)化控制,并且用戶可以現(xiàn)場設(shè)定現(xiàn)實參數(shù)及控制邏輯。
 
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