高压变频器

关键词： 变频器

高压变频器（通用11篇）

篇1：高压变频器

高压变频器检修总结

从2010年使用智光电气高压变频器至今，在使用过程中变频器故障较多，故障现象基本是以后台所报故障为参考。

经统计变频器自身出现的故障跳车情况，后台所报信息基本为： 1，单元过流速断； 2，单元直流电压保护； 3，左臂故障； 4，右臂故障；

5，左臂、右臂同时故障； 6，上行通讯故障； 7，下行通讯故障 8，PLC故障； 9，模拟输入断线警告； 10，UPS故障； 11，风机故障等。

至2014年4月以前出现以上故障基本以更换设备为主。由于返厂检修价格高，周期长，经公司领导要求，自主检修高压变频器。故障设备基本是以功率单元体和光纤占大部分，而光纤故障原因基本为光纤老化，无法检修，所以开始以检修功率单元体为主。

电站9#给水泵不使用变频启动，所以我们用9#给水泵来调试功率单元体，我们给故障单元一个380V的输入，然后调试，经过了3个星期的检修，我们发现发现故障单元有以下几种现象： 1，在刚刚启动时才1Hz时，功率单元体的输出就已高达500V以上；

2，在复位时，功率单元体驱动板脉冲变压器回路的指示灯显示不正常；

3，在调试时，功率单元体报左臂故障； 4，在调试时，功率单元体报右臂故障；

5，在复位后保持通电3小时左右，驱动板报左臂右臂故障； 以上5种现象为这段时间检修发现的主要情况。

经检验，出现后三种情况基本为芯片故障，无法检修，只有前两种情况才能检修。

篇2：高压变频器

哈尔滨九洲电气股份有限公司成立于，是以“高压、大功率”电力电子技术为核心技术，以“高效节能、新型能源”为产品发展方向，从事电力电子成套设备的研发、制造、销售和服务的高科技上市公司，

本文主要对PowerSmart系列高压变频器功能、出厂测试进行介绍。

1 Power SmartTM高压变频调速控制装置系统组成

Power SmartTM系列高压变频调速系统主要由切分移相干式变压器柜、功率单元柜、控制单元柜、远控操作箱、旁路开关柜等部分组成。切分移相干式变压器为变频器的输入设备，一般由铁心、输入绕组、屏蔽层、输出绕组及冷却风机、过热保护等部分构成。控制单元柜主要由主控制器、温控器、风机保护器、人机界面(数码管和彩色触摸屏可选)、PLC、嵌入式微机、开关电源、EMI模块、隔离变压器、空气开关、接触器、继电器、模拟量模块、开关量模块等组成。

2 工作原理

Power SmartTM系列高压变频器是采用单元串联多重化技术属于电压源型高-高式高压变频器。所谓多重化，就是每相由几个低压功率单元串联组成，各功率单元由一个多绕组的移相隔离变压器来独立供电。采用多重化叠加的方式，使变频器输出电压的谐波含量很小，不会引起电动机的附加谐波发热。其输出电压的dV/dt 也很小，不会给电机增加明显的应力，因此可以向普通标准型交流电动机供电，而且无需降容使用。由于输出电压的谐波和dV/dt都很小，不需要附加输出滤波器，输出电缆也长度无要求。由于谐波很小，附加的转矩脉动也很小，避免了由此引起的机械共振。变频器工作时的功率因数达0.96以上，完全满足了供电系统的要求。因此不需要附加电源滤波器或功率因数补偿装置，也不会与现有的补偿电容装置发生谐振，变频器工作时不会对同一电网上运行的电气设备发生干扰，因而被人们誉为“完美无谐波的高压变频器”。

3 技术特点

采用双DSP控制，可靠性高，杜绝了变频器死机问题;采用36脉冲整流(以6KV变频器为例)及空间矢量多重化PWM技术，每相由6个功率单元串联而成，并直接驱动电动机，无需输出升压变压器，

输出电平数高，dv/dt很小，输出波形接近正弦波。采用专利技术的实时光纤传送技术，对功率单元进行控制。变频器输出转矩脉冲窄，控制精度高，避免了机械共振。完善的自我诊断和故障预警机制，上电自检，运行中实时监测，检测速度高。通过双DSP系统，实现纳秒级运算并进行综合判断，分析准确，减少变频器误报警。

具有PWM控制波形与逆变输出波形实时验证功能，提高了输出波形的准确性，增强了系统无故障的运行能力。具有反转启动和飞车启动功能，无论电机处于正转还是反转状态，变频器均可实现大力矩直接启动。具备来电自启动功能，避免电网短时失电对生产造成影响。变频器发生短路、接地、过流、过载、过压、欠压、过热等情况时，系统均能故障定位并且及时告警或保护，对电网波动的适应能力强。支持中心点偏移式的旁路技术。当某一个功率单元失效时，能够立即对该单元实施旁路处理，而整个变频器的输出仍能维持94%以上的电压，这保证了系统的不间断运行。

4 出厂测试

Powersmart系列高压变频器检验项目(全功率出厂测试)包括：①一般检验：包括外观、部件、元器件。②电气间隙与爬电距离检验。③安全与接地检验。④外壳防护检验。⑤保护功能检验。⑥显示功能检验。⑦效率检验。⑧功率因数检验。⑨输出电压检验。⑩频率分辨率检验。 过载试验。 连续运行试验。 启动特性控制实验。 温升试验。 谐波实验。 控制回路上电源切换实验。 不间断后备电源实验。 高压掉电短时跟踪再启动实验。 飞车启动试验。

九洲电气生产的每一台PowerSmart系列高压变频器，在出厂时都经过严格测试。九洲电气组建了高压大功率变频器实验室。具体包括：电气性能试验室，负责对产品的工频耐压、电气绝缘、三防、效率、功率因数、产品的动态特性等性能进行综合测试。电磁兼容实验室，负责对产品进行快速脉冲群、静电、浪涌、电压跌落等项目试验。单元模块老化实验室，负责对每一个功率单元、控制单元板进行高温带载72小时老化实验。中高压变流试验站，是与罗克韦尔共同建造的，负责对中高压等级的变频器、软启动器、兆瓦级风力发电变流器、SVC产品进行智能化带负载性能测试。其所能测试等级为690V到10KV,最大测试功率可达到5000KW。它为高压变频器的技术发展提供了一个全方位的试验平台。

参考文献：

篇3：高压变频器构成及测试

哈尔滨九洲电气股份有限公司成立于2000年, 是以“高压、大功率”电力电子技术为核心技术, 以“高效节能、新型能源”为产品发展方向, 从事电力电子成套设备的研发、制造、销售和服务的高科技上市公司。

本文主要对Power Smart系列高压变频器功能、出厂测试进行介绍。

1 Power SmartTM高压变频调速控制装置系统组成

Pow e r Sm artTM系列高压变频调速系统主要由切分移相干式变压器柜、功率单元柜、控制单元柜、远控操作箱、旁路开关柜等部分组成。切分移相干式变压器为变频器的输入设备, 一般由铁心、输入绕组、屏蔽层、输出绕组及冷却风机、过热保护等部分构成。控制单元柜主要由主控制器、温控器、风机保护器、人机界面 (数码管和彩色触摸屏可选) 、PLC、嵌入式微机、开关电源、EMI模块、隔离变压器、空气开关、接触器、继电器、模拟量模块、开关量模块等组成。

2 工作原理

Pow e r Sm artTM系列高压变频器是采用单元串联多重化技术属于电压源型高-高式高压变频器。所谓多重化, 就是每相由几个低压功率单元串联组成, 各功率单元由一个多绕组的移相隔离变压器来独立供电。采用多重化叠加的方式, 使变频器输出电压的谐波含量很小, 不会引起电动机的附加谐波发热。其输出电压的dV/dt也很小, 不会给电机增加明显的应力, 因此可以向普通标准型交流电动机供电, 而且无需降容使用。由于输出电压的谐波和dV/dt都很小, 不需要附加输出滤波器, 输出电缆也长度无要求。由于谐波很小, 附加的转矩脉动也很小, 避免了由此引起的机械共振。变频器工作时的功率因数达0.96以上, 完全满足了供电系统的要求。因此不需要附加电源滤波器或功率因数补偿装置, 也不会与现有的补偿电容装置发生谐振, 变频器工作时不会对同一电网上运行的电气设备发生干扰, 因而被人们誉为“完美无谐波的高压变频器”。

3 技术特点

采用双DSP控制, 可靠性高, 杜绝了变频器死机问题;采用36脉冲整流 (以6KV变频器为例) 及空间矢量多重化PWM技术, 每相由6个功率单元串联而成, 并直接驱动电动机, 无需输出升压变压器。输出电平数高, dv/dt很小, 输出波形接近正弦波。采用专利技术的实时光纤传送技术, 对功率单元进行控制。变频器输出转矩脉冲窄, 控制精度高, 避免了机械共振。完善的自我诊断和故障预警机制, 上电自检, 运行中实时监测, 检测速度高。通过双DSP系统, 实现纳秒级运算并进行综合判断, 分析准确, 减少变频器误报警。具有PWM控制波形与逆变输出波形实时验证功能, 提高了输出波形的准确性, 增强了系统无故障的运行能力。具有反转启动和飞车启动功能, 无论电机处于正转还是反转状态, 变频器均可实现大力矩直接启动。具备来电自启动功能, 避免电网短时失电对生产造成影响。变频器发生短路、接地、过流、过载、过压、欠压、过热等情况时, 系统均能故障定位并且及时告警或保护, 对电网波动的适应能力强。支持中心点偏移式的旁路技术。当某一个功率单元失效时, 能够立即对该单元实施旁路处理, 而整个变频器的输出仍能维持94%以上的电压, 这保证了系统的不间断运行。

4 出厂测试

Pow e rs m art系列高压变频器检验项目 (全功率出厂测试) 包括: (1) 一般检验:包括外观、部件、元器件。 (2) 电气间隙与爬电距离检验。 (3) 安全与接地检验。 (4) 外壳防护检验。 (5) 保护功能检验。 (6) 显示功能检验。 (7) 效率检验。 (8) 功率因数检验。 (9) 输出电压检验。 (10) 频率分辨率检验。11过载试验。12连续运行试验。13启动特性控制实验。14温升试验。15谐波实验。16控制回路上电源切换实验。17不间断后备电源实验。18高压掉电短时跟踪再启动实验。19飞车启动试验。

九洲电气生产的每一台Power Smart系列高压变频器, 在出厂时都经过严格测试。九洲电气组建了高压大功率变频器实验室。具体包括:电气性能试验室, 负责对产品的工频耐压、电气绝缘、三防、效率、功率因数、产品的动态特性等性能进行综合测试。电磁兼容实验室, 负责对产品进行快速脉冲群、静电、浪涌、电压跌落等项目试验。单元模块老化实验室, 负责对每一个功率单元、控制单元板进行高温带载72小时老化实验。中高压变流试验站, 是与罗克韦尔共同建造的, 负责对中高压等级的变频器、软启动器、兆瓦级风力发电变流器、SVC产品进行智能化带负载性能测试。其所能测试等级为690V到10KV, 最大测试功率可达到5000KW。它为高压变频器的技术发展提供了一个全方位的试验平台。

参考文献

篇4：高压变频器

关键词 高压变频；高压水除鳞系统；节能

中图分类号 TM921 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)052-0132-02

1 概述

完美无谐波变频器是西门子公司设计的脉宽调制PWM技术的高压变频器系列，该变频器技术是目前业界最广泛采用的技术。为了实现优质的可变频的正弦电压和电流的输出，将从三个方面考虑：第一是将很多低压功率单元串联成高压采用直接高一高变换的方式，第二是多电平串联倍压的技术方案，第三是提升的PWM控制算法，实现精准控制。

唐山不锈钢1?580 mm热轧生产线高压水除鳞系统目前有除鳞泵主电机4台，电压6 kV AC，电流387.5 A，功率3?550 kW。根据工艺要求，生产时需开三备一，其中两台工作在工频状态下，一台工作在变频状态下，轧线上无钢时，除鳞泵以20 Hz频率运行；过钢时，以50 Hz频率运行。除鳞泵在变频改造前存在两方面的问题：一方面，除鳞泵启动时，机械冲击大，造成轴承及传动系统使用寿命的降低，且对电网产生多次谐波，有时候会误动高压微保；另一方面，在除鳞泵工频运行时，无法调速，造成电能的极大浪费。为了进一步优化除鳞泵运行工况，节能降耗，所以对高压水除鳞泵进行了高压变频改造。

2 设计方案及调试过程

2.1 功率单元串联多电平型高压变频器工作原理

这种变频器采用世界上比较先进的技术，原理是各相将很多低压功率单元串联在一起实现高压，每个功率单元由一个多绕组的变压器供电，同时变压器还起到了降压、移相、隔离的作用，可有效消除对电网的谐波污染，保护电网的稳定运行。输出侧采用PWM技术．用微处理器高速计算来实现精准控制，为减少干扰用光导纤维隔离驱动，普遍适用于各种高、中、低电压的电机。另外，当某个功率单元在出现损坏时，其余的功率单元可继续保持电机的运行，此时不但保证生产的连续稳定，同时也保证了设备的安全运行。此变频系统另一大优势就是采用模块化设计，一旦出现事故，可迅速更换故障模块，减少事故时间，降低维护成本。功率单元原理图如图1所示。

2.2 设计方案

1）变频器的运行根据生产需要自动调节除鳞泵的电机转速。变频启动后，升频至工频时，手动切换至工频旁路运行，两台电机以工频运行，一台电机以20 Hz运行。

2）高压水除鳞系统传给轧线控制中心准备就绪信号和升速完成信号；同时轧线控制中心将升速信号和急停信号传给高压水除鳞系统。轧线控制中心必须在接收到高压水除鳞泵站控制系统给出的准备就绪的信号之后，才能启动喷射阀。

3）变频器的运行状态参数特别是报警参数应及时传送至上位机的监控画面，以便操作人员实时监控，出现问题时，及时

处理。

4）当除鳞泵发生堵转或过载时，变频器具有过载能力以及过流保护措施。

5）由于高压变频器（包含变压器单元）发热量很大，工作时需要良好的散热条件。这就要求变频器周围环境既通风干燥又要远离粉尘。

2.3 变频器的控制调试

1）变频器FEEDBACK试验，保证高压部分完全隔离，将变频器设置为开环测试模式，查看单元板指示灯，保证每个功率单元板正常。

2）变频器带电机空载试验，检查高压输入和输出电缆及控制电缆，控制环类型设置为开环矢量模式，变频器已准备好，远程启动变频器，分别将速度给定为50%和100%时，记录I/O面板上各点标定值，保证功率单元的触发角满足生产需要。

3）变频器带载试验（电机由变频上切至工频运行），检查高压部分和控制系统送电，检查变频器参数设置，控制环类型设置为开环矢量模式，变频器已准备好，远程启动变频器，缓慢升频至50 Hz，高压水除鳞系统发出升频完成信号，见图2所示。轧线控制系统收到此信号，并在瞬间发出允许电机工频运行信号，变频器瞬间上切完成，见图3所示。电机由变频转为工频运行见图4所示。

图2 变频器升频完成运行时

由上图中可以看出，变频器输入频率（Input Frequency）为50.31 Hz，输出频率（Output Frequency）为49.65 Hz，变频器上切请求（UpTransferRequest）为1，变频器上切允许（UpTransferPermit）为0，也就是说此时是变频器升频完成，请求工频运行的瞬间。

图3 轧线控制系统发出允许电机工频运行信号的瞬间

由上图中划线处可以看出，变频器输入频率（Input Frequency）为50.31 Hz，输出频率（Output Frequency）为49.65 Hz，变频器上切请求（UpTransferRequest）为1，变频器上切允许（UpTransferPermit）为1，也就是说此时是轧线控制系统发出允许电机工频运行信号的瞬间。

由图4可以看出，变频器输入频率（Input Frequency）为

49.17 Hz，输出频率（Output Frequency）为0 Hz，变频器上切请求（UpTransferRequest）为0，变频器上切允许（UpTransferPermit）为0，也就是说此时是变频器上切完成的瞬间。

3 预期经济效益

改造前，三台高压水除鳞泵工频运行，每天耗电量大约为2.4万度，一个月按20天计算，月耗电量约为48万度，电能耗费巨大；改造后，每天耗电量大约为1.5万度，月耗电量约为30万度，大大节约了电能，达到了预期的经济效益。另外，水除鳞泵的机械备件更换周期也相应延长，设备事故率下降，人工维护成本大大降低。

图4 变频器上切完成的瞬间

4 结束语

西门子高压变频器在高压水除鳞系统中运行更加平稳，从而降低了设备故障率，减小了维护工作量，取得了预期的经济效益，更重要的是节约了大量能源，随着高压变频技术的普及，这一节能途径必将为企业的节能降耗发挥更大的作用。

参考文献

[1]马风歧.高压变频器在锅炉引风机上的应用[J].电力系统装备,2009,4.

[2]梁栋.高压变频器在转炉煤气回收风机上的应用[J].山西冶金,2009,3.

篇5：高压变频器

前

言 Preface

前

言

Preface
首先，非 常感谢 您选 用 PowerSmart TM 系 列高压 变 频器，它 系哈尔 滨九 洲 电气股份 有 限公司（简称 JZE 公司）荣誉出 品。Firstly, we appreciate you very much for choosing high voltage Drive of PowerSmart TM series which is produced by Harbin Jiuzhou Electric Co., Ltd(JZE Company for short).JZE 公司严 格贯 彻执行 ISO9001-2000 国 际质量 保证体系 标准，产 品性 能可靠，已 在 电力能源、冶 金钢铁、市政供水、石 油化工 等 行业大量 应用。JZE Company implements standards of IS09001-2000 International Quality Guarantee System strictly, our products have reliable performance, which have been applied greatly in electric power energy, iron & steel, municipal water supply, petrochemical and other industries.PowerSmart TM 系列 高压 大功率调 速产 品已经 通 过了国家 电控 配电设 备 质量监督 检验 中心的严 格检 测，性能 优良，对电 网和 电机的 谐波污染 极小，被誉为 “无谐波的 绿色 变频 器”。Our High-Voltage Large Power Speed Regulation Products of PowerSmart TM series have been inspected strictly by National Electric Control& Distribution Equipment Quality Supervision and Testing Center with perfect performance, which have little harmonic pollution for electric net and motor and are called “Harmonic-free Green Transducer” with honor.该产 品 在出 厂 前 已经 进 行了 严 格的 测 试 和检 验，为 合 格产 品，请放 心 使用。在安 装 及使用前，请 您仔细 阅 读本使用 手册，并妥 善 保管，必 要时 应请厂 家 技术人员 协同 安装 和调试。Our products have been tested and inspected strictly before delivery, which are qualified product, please use with assurance.Before installation and use, please read our manual carefully and keep properly;when necessary, cooperate with our technician to install and debug.

篇6：高压变频器

1、密炼机专用高压变频器内部订货联系单2012年4月1日前完成；

2、密炼机专用高压变频器标准合同范本2012年4月1日前完成；

3、密炼机专用高压变频器标准技术协议2012年4月1日前完成；

4、密炼机专用高压变频器应用样本（彩页）2012年5月1日前完成：①新项目系统配置标准，含进线柜、充电柜、高压柜、电机选型及配置；②原高压电机不调速系统改造系统配置及方案；

③原直流系统改造方案选择及要点；

④密炼机高压变频调速系统VS密炼机直流调速系统样本。

5、密炼机专用高压变频器报价系统；

6、密炼机高压变频的商务管理；

7、与益阳橡机的合作协议；

8、青岛会议3月19日；

9、山东广饶会议；

10、主要客户：①山东东营、②山东外围、③杭橡中策、④上轮集团、⑤正新集团、⑥佳通集团、⑦益阳、大连及其他轮胎橡胶机械厂、⑧胶带系统。

11、相关人员的技术培训：

①高压变频及低压变频；

②轮胎行业培训；

③轮胎工艺及设备培训；

④商务培训。

篇7：高压变频器

采用新型高压大功率电力电子器件、直接“高-高”方式的高压变频器，具有体积小、效率高、结构简单、运行可靠等特点，变频器装置采用不可控24脉冲移相整流和全控器件进行开关调制，具有很高的输入侧功率因数、优良的调速性能和转矩控制性能。高压变频器通过改变电动机运行频率，在很宽的转速范围内进行高效率的转速调节，可以取得很好的节电效果，在风机和水泵的节能改造上已经得到广泛验证。

国电双鸭山发电厂3、4号机为210MW火电机组，和3、4号机组配备有6台6kV/570kW灰浆泵电机，电机型号JS512-8，额定电流69A，额定转速730r/min。其中，6#灰浆泵是二级泵，和5#灰浆泵配合使用。在安装变频器之前，6#灰浆泵是根据前池液面的高度决定启、停电机。这样就存在两方面问题:一方面为了适应生产工艺要求，需要每天根据前池液位和冲灰管的需要不断切换、启停电机，前池液位高度得不到很好控制，而且频繁工频启动电机对电机造成很大冲击; 另一方面存在节流损失，造成电能的浪费。为了进一步优化灰浆泵运行工况，节省电能，所以对6#灰浆泵电机进行高压变频改造。

6#灰浆泵电机在高压变频器改造之后，通过调整6#灰浆泵变频器的运行频率(电机转速)来调整前池液面的高度，这样5#灰浆泵可以一直在最佳效率下工频运行，从而减少了操作6#灰浆泵开关的分合次数，减小了电机工频启动造成的冲击，进一步优化了生产工艺，并且节省了电能。

2 灰浆泵运行工艺和变频改造技术方案

2.1 6#灰浆泵运行情况及变频改造技术方案

(1) 在灰浆泵运行现场，变频器到电机之间的高压电缆经常发生单相对地放电或单相直接接地的情况。在这种情况下，要保证不能损坏变频器，并且变频器要能发出报警停机信号以便现场人员及时处理。因此，要求变频器输出能承受单相接地的能力，相应变频器的输出滤波器电容中性点不能直接接地，而是需要通过电容接地。

(2) 由于6#灰浆泵属于二级泵，所以在启动6#灰浆泵变频器运行之前，5#一级灰浆泵通常已经在运行，将会推动6#灰浆泵电机运转，变频器相当于飞车启动。所以变频器启动时需实时检测电机运行频率，根据该运行频率带动电机启动。

(3) 6#灰浆泵变频运行要求能对前池液位高度闭环控制，自动调节电机的转速。

(4) 由于灰浆泵运行时，在前池液位很低的时候有可能造成负荷过大甚至堵转的情况，因此要求变频器有过载能力以及过流保护措施。

综合上述因素，从目前国内、外主要的两种高压变频器拓扑结构中，选择基于IGCT的三电平中性点箝位的拓扑结构。三电平拓扑结构具有以下优点:开关功率器件数少、IGCT开关电流大、过流能力强、结构简单、可靠性高、适合负载冲击较大的应用场合。

在控制方面，灰浆泵前池液位设置压力式水位传感器，将测量得到水位高度信号，变换为4～20mA标准信号，由电流环接口送给变频器; 变频器计算出当前水位与控制水位之间的偏差，通过变频器内置的数字PID调节器改变变频器的输出频率，调节电动机的转速，进而控制灰浆泵前池液位的高度。

2.2 三电平中点箝位电路原理结构图

基于IGCT的三电平中性点箝位的高压变频器结构简单，主体由整流器、逆变器和滤波器组成。如图1所示，整流器采用24脉冲不控整流，由移相15°的24 脉波移相整流变压器和四重三相整流桥构成，这样可以满足对输入端的电流谐波要求，

直流环节由共模电抗、IGCT保护及充电限流电阻和直流电容(C1、 C2)构成。

三电平逆变器由di/dt吸收电路(由阳极电抗及嵌位电路组成)和12个IGCT组件构成的三电平逆变桥组成。

三电平结构的变频器需要拖动6kV电机，所以变频器直流母线电压需要10kV。实际运行时，两个处于关断状态的功率组件需要承受10kV的电压，这样每个组件要承受5kV。在主开关功率器件IGCT工作耐压只有4.5kV的条件下，需要采用两只串联的方式组成一个功率组件。

变频器内置输出滤波器由三相滤波电抗(La、Lb、Lc)和三相滤波电容(Ca、Cb、Cc、Cn)构成。滤波器使变频器输出到电机的电压和电流波形更加接近正弦波，而不需要电动机降容使用。

高压变频器内部采用无熔断器结构，电路的主保护主要由保护IGCT来实现，其动作时间在μs级。

2.3 新一代高压变频器控制系统的改进

我公司第一代变频器采用工控机进行信号处理，控制的实时性得不到保证。由于变频器要采用优化的PWM控制算法控制电机，需要主控系统控制器具有更高的运行速度和处理能力、更大的存储器和外部信号处理端口、具备浮点运算的能力。因此，新一代的变频器控制器选用浮点数字信号处理器DSP和大规模集成电路的 FPGA相结合的方案，DSP主要负责采集的信息和运算处理，FPGA根据处理结果转化为相应的控制脉冲，控制实时性大大提高。图2是新一代高压变频器主控板的硬件框图，它与第一代控制器相比，更能适应高性能的矢量控制算法的要求。

3 II期6#灰浆泵高压变频器现场调试运行和节能分析

3.1 变频器系统的控制调试

灰浆泵的流量是根据机组的负荷大小和冲灰工艺需求控制的，水流量的变化较大，有时呈阶梯状特性，水位波动比较大。水位压力式传感器需要选择合适的测量点，否则会因为水池内水流因素和水面波动引起测量的不稳定性。经过现场测试，选择了水流变化不大的靠池壁位置。经过调试，建立了一个合适的模型和PID控制参数，通过闭环跟踪水位变化，稳定控制前池液面的高度，优化了生产工艺。

另外，变频器还可以选择运行在开环状态，通过电厂DCS信号控制变频器的输出频率。

3.2 变频器节能分析

II期6#灰浆泵进行变频改造的一个重要原因是节约电能。电机变频运行节能的原理在许多资料均有论述，这里不做讨论。通过II期6#灰浆泵的工频旁路运行和变频运行的实际数据来说明变频的节能效果。

根据以上数据，采用变频运行后，24h可节约电量9380-6360=3020kWh。采用变频器后节能32%。由以上实际运行数据可以看出:电机变频运行不仅满足了工艺要求，同时能节约大量电能。经过几个月的连续运行，II期6#灰浆泵的变频改造后，节能效果显著。灰浆泵属于火电机组的公用设备，年运行时间长，可以为电厂节约15～30%左右的能源。

4 结束语

篇8：高压变频器的安装与调试

一、工作原理及结构特点

高压变频器一般采用单元串联多电平技术, 属高-高电压源型变频器。它主要由输入变压器、功率单元和控制单元三大部分组成。另外为防止变频器故障不能运行而造成停车, 在进出线柜增加旁路功能。

1. 变压器柜。变压器柜内主要有移相变压器, 它的作用就是给变频器的功率单元提供低压电源。

2. 功率单元柜。

功率单元柜内装有单相逆变功率单元, 功率单元为基本的交-直-交单相逆变电路, 它们相互连接而构成三相高压。这些功率单元结构及电气性能完全相同, 模块化设计, 可以互换, 维修十分方便。功率单元的低压电源是由移相变压器副边绕组提供, 每个功率单元为三相输入、单相输出。功率单元的U、V输出端子相互串接而构成三相星形接法, 为高压电动机提供电源。另外, 由于移相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, 低压部分与高压部分隔离, 这样大大提高了可靠性。当检测到某一功率单元出现故障时, 控制器会发出指令使输出端子短路, 将故障的功率单元旁路退出系统, 变频器可继续运行, 避免很多场合下停机造成的损失。

3. 控制器柜。

控制器柜内装有变频器的核心部件———控制器。控制器通过光纤对功率单元进行控制和监测, 二者之间完全电气隔离, 不但安全性极高, 而且具有良好的抗电磁干扰性能。另外, 控制器电源发生故障掉电时, 控制器可使用UPS继续供电运行, 可靠性大大提高。

4. 旁路柜。

旁路柜也是变频器主回路的进出线柜, 它可在变频器出现故障不能正常运行时, 将变频器退出主回路而不造成停车, 避免不必要的损失。

二、变频器的电机控制

1. 起动方式:主要有正常起动和软起动两种方式。

正常起动:变频器从启动频率开始输出, 起动后开环运行于设定的频率或闭环运行于被控量 (如温度、压力和转速等参数) 的控制中。

软起动:变频器从启动频率开始输出, 变频起动后直接升速到电网的投切频率, 然后将输出封锁, 控制器发出工频投切指令, 将软起动后的电机从变频器拖动切至工频电网运行。

2. 运行方式:有闭环和开环两种运行方式。

闭环运行模式:在该运行模式下, 用户可以根据工艺要求设定调节被控量 (如压力、温度等控制参数) 。变频器根据被控量的实际运行值, 自动调节变频器的输出频率, 控制电机转速使被控量的实际值自动接进用户的设定值。

开环运行模式:在开环运行模式下, 变频器的运行频率由用户直接给定, 变频器变频起动至该频率后会保持运行。

旁路运行模式:在变频器发生故障不能运行时, 可通过旁路柜将变频器退出系统, 直接通过高压柜控制电机运行。

3控制方式。

本机控制:利用控制柜门上的起动、调频、停机等操作按钮实现。

现场控制:利用电机旁操作箱上的起动、停机、调频等按钮实现操作。

上位机控制:利用控制室的上位机对变频器进行控制。

三、变频器的安装接线

1. 变频器安装。

高压变频器由按制柜、单元柜、变压器柜和旁路柜四部分组成。设备总重6.7吨 (参考值) , 其中变压器重3.5吨。

变频器柜在安装之前应先调整好基础槽钢, 要求槽钢顶面水平, 全长不平度≤5 mm, 固定牢靠并做好接地, 接地母线不小于40×4扁钢。

四个盘柜按排放顺序依次进入, 盘柜就位后调整固定。每米垂直度≤5 mm, 盘顶平直度≤5 mm, 盘面平整度全长≤5 mm, 盘间接缝≤2 mm。

2. 变频器的接线。

电源电缆的连接:变频器的电源分主电源和辅助电源两种。主电源是从10 k V的高压开关柜引来, 接到旁路柜的进线母排上。辅助电源是从380 V的低压配电系统引来, 给柜内的控制器、散热风机和UPS充电等提供电源。

控制回路和压力信号的连接:由于变频器和电动机不在一起, 变频器可三地操作, 即本机、现场和控制室。变频器通过三条控制电缆分别与高压柜、现场和控制室连接。闭环控制需引入被控量, 而该项目是利用出厂主管的压力值来实现的。

四、变频器的调试

送电调试前, 应按电气设备交接试验标准 (GB50150-2006) 进行试验, 试验合格才可进行送电调试。

送电前应对所有安装内容进行仔细检查, 并确保线路的连接正确无误, 防止因接线错误导致设备损坏。

高压变频器参数设定:确保高压开关柜内的主电路的断路器是断开的, 并且绝缘接地开关是闭合的, 防止高压误投。接通辅助电源, 使控制器带电运行, 对变频器的参数进行查看设定。变频器的控制形式和运行参数有些是需要现场设定的, 也有一些参数是控制系统自动确定的。典型的参数共有四个:起动参数组、给定选择参数组、输入输出参数组和实际信号参数组。主要的起动参数组有:电机铭牌上的额定电压、电流、功率、功率因数、频率、绝缘等级、电机转速和电机的冷却方式等。对需要现场设定的参数逐一进行设定。

高压变频器空升试验:拆除变频器单元柜输出的高压电缆, 接上示波器看输出波形。断开高压柜的接地开关, 起动控制器。变频器经自检无误后, 发出高压合闸信号, 闭合高压开关, 起动高压系统, 用示波器检测输出的电压波形和输出电压。

经检测输出的电压波形和电压无误后, 拆除电机负载, 接上高压柜的高压电缆, 进行系统的空载试车。

空载试车正常后, 接上电动机的负载即水泵, 进行72小时负载试运行。

五、结束语

总之, 该高压变频器是针对高压鼠笼式感应电机而设计的, 技术比较成熟, 输出的电压波形较好, 对电网的冲击小, 轻负载下可较好地达到节能降耗的目的, 因此是改造项目的理想选择。

参考文献

[1]仲明振, 赵相宾.高压变频器应用手册[M].北京:机械工业出版社, 2009

[2]张选正, 顾红兵.中高压变频器应用技术[M].北京:电子工业出版社, 2007

篇9：高压变频器在除尘系统的应用

【摘 要】高压变频器实现了对除尘风机的无极调速，满足了生产工艺过程对电机调速控制的要求，达到高效率和高质量的目的，可以大幅度的节约能源，降低成本。

【中图分类号】TN773.1 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0159-01

1.引言

在高炉出铁的过程中，出铁场会产生大量的灰尘、烟气以及一些有害物质，除尘系统将这些有害物质进行处理。根据炼铁工艺，高炉每天平均出铁12炉，在出完铁20---30分钟后，出铁场基本没有灰尘，烟气。安钢炼铁厂1号高炉除尘风机采用800KW电机拖动，除尘风机在生产过程中处于工频状态运行，风机启动后电机按额定转速运行，通过调节风门挡板的开度来调节风量，以满足生产工艺要求。除尘风机的使用率大约70%左右，造成大量的电能浪费，另外，由于风机直接启动振动大，而且启动电流约是额定电流的3—7倍，对电网，电机等冲击大，因此，对出铁场除尘风机进行高压变频技术改造。

2.变频改造

目前，主流的高压变频器产品主要有三种类型：（1）电流源型； （ 2 ）三电平型变频器；（3）单元串联多电平型变频器。目前在国内，基于低压 I G B T功率单元串联的高压变频器逐渐成为市场主流。单元串联多电平型变频器采用多个低压的功率单元串联实现高压，输入侧的降压变压器采用移相方式，可有效消除对电网的谐波污染，使其负载下的电网侧功率因数接近1，输出侧采用多电平正 弦PWM技术，可适用于任何电压的普通电机。另外，在某个功率单元出现故障时，可自动退出系统，而其余的功率单元可继续保持电机的运行，减少停机造成的损失，并且系统采用模块化设计，可迅速替换故障模块。

2.1 电机、变频器技术参数

（1）电机参数

型号

高压变频器主要由变频单元柜，变压器柜和旁路柜组成。在原高压配电室东侧新建长14米，宽10米，高5米的配电室。配电室内安装高压变频设备。

（1）变频单元柜保证整个调速系统的安全可靠运行。功率单元是高压变频调速系统的主体部分，电源电压及频率的改变在这里完成。功率单元的前端与变压器连接，接收变压器供给功率单元的电源，由具有相同结构和功能的多个功率单元串接成星型连接的三相高压电源，以该电源作为高压电动机的输入电源。串接后的三相高压电源，通过控制机的控制，可以实现频率及电压的改变，从而实现对高压电动机的调速。

（2）变压器柜是高压变频调速系统的供电中心。变压器柜是一台特殊结构的干式整流变压器，其原边通过旁路柜内的高压隔离开关与电网相连，而副边绕组则根据电压等级和变频功率单元的级数分为多组，与功率单元内的功率单元连接，为所有功率单元供电。变压器的多组副边绕组经过移相向功率单元供电后，可以构成几十到几百余脉冲系列的多级移相叠加的整流方式，这样可以大大改善网侧的电流波形，提高网侧的功率因数，无需任何功率因数补偿及谐波抑制装置便可将负载下的网侧的功率因数提高到0.95以上。

（3）旁路柜接收网侧的高压电源，通过输入高压隔离开关向变压器柜内的变压器的原边供电，同时，将功率柜内的功率单元输出的高压电源经高压隔离开关送至高压电机。在旁路柜内装有旁路高压隔离开关系统，以保证在变频调速系统出现故障时，用户设备仍可以工作。如图3所示：

QF：变频器输入侧的高压开关柜

KM1、KM2、KM3、KM4：高压变频器内置真空接触器

QS1、QS2：高压变频器内高压隔离开关

旁路柜通过KM3、KM4的控制，可自动或手动在变频状态和工频状态之间切换。变频状态下，KM3闭合，KM4断开，变频器控制电机；工频状态下，KM3断开，KM4闭合，在切换至工频带动电机。

3.改造后的效果：

3.1风机变频改造后，通过计算，节能在38%以上，改造具有显著的经济效益。

3.2采用变频调节后，避免了启动对电机的冲击，系统实现软启动，电机逐渐加速，基本上没有对电机的冲击，并且启动噪音小。由于启动缓慢，减轻了启动机械转矩对电机的机械损伤，有效的延长了电机的使用寿命。另外，转速的降低也相应地延长了许多零部件的寿命，特别是轴承的寿命。

3.3采用变频调节后，启动时间相应延长，电机启动电流大大降低，减少了对电网的冲击。

3.4采用变频调节后，降低了对电网质量的污染，电机网侧功率因素大于0 .9 5，并且变频器输入输出谐波含量非常低，不需要滤波器就可以达到国家标准要求。

篇10：高压电机变频调速改造

据悉，国内目前广泛使用的高压电机用电量占全国发电量的30%，高压电动机变频调速装置开发成功后，可节能30%，其经济价值无法估量，产品市场前景诱人。

为了达到电气节能和工艺优化的目的，高压变频器在工程设计中应注意：

一、高压电机的特性试验和技术规范的再修订

当一台普通电动机由变频提供电源时，其变频器输出端的电压和电流谐波分量会使电机的损耗增加、效率降低、温度升高。高次谐波引起损耗的增加主要表现在定子和转子的铜耗、铁损及附加损耗的增加。其中，转子铜耗最为显著，因为异步电机总是在转差接近1的状态下旋转，所以转子铜耗非常大。在普通异步电机中，为改善电机启动性能，转子的集肤效应使实际阻抗增加，从而使铜耗增大。

另一方面，由于高压电机的线圈之间存在分布电容，当高次谐波电压输入时，各线圈之间的电压是不均匀的，这种长期反复作用使定子线圈某一部分的绝缘造成损伤，从而产生线圈老化，这在普通异步电动机的绝缘结构方面是难以接受的。另外电机的电磁回路不可能做到绝对对称，所以变频器输出电源中所含有的各次谐波分量将与电磁回路中固有的空间谐波分量相互作用形成各种电磁脉动。

同时，电机因处在频率不断调节的工作状态下，很容易与电机机械部分产生机械共振，造成电机机械部位的损坏。

因此，在变频调速改造工程中，为了避免变频调速系统在运行时出现上述问题，技术设计时必须考虑和高压电动机制造厂家进行技术合作，对电动机的相关特性进行调速实验，重新修订原电动机的技术规范。

二、电力电缆选型要点和敷设要求

由于变频器输出端与电机之间的联系采用电缆附设方式，且线路各相均存在对地电容，所以运行时线路上的电容电流是不相等的，

如果电缆附设距离较长，且线路中又存在高次谐波电流，那么一旦发生单相接地时，故障电容电流所点燃的电弧熄灭时间过长，会使这端电缆发热，造成非故障绝缘。

所以，在变频调速改造工程中，针对输出电源电缆，考虑电缆结构上的三相对称和屏蔽，将电缆截面适当增加，敷设长度不超过100m限定值，如果原输出电源电缆为非屏蔽或截面的栽流量裕度小于2，应更换符合要求的电力电缆。现场敷设施工时要将电源电缆与控制电缆和信号电缆分开敷设，避免由电源电缆中高次谐波产生的磁场干扰其他信号。

三、变频器工作环境的基本要求

由于高压变频器的逆变部分采用高压IGBT等功率器件，其开、关频率大于100HZ，易形成高次谐波电流，使得变频装置在工作时将产生一定的热量。一般在变频器柜的顶部均配有排风扇，它将柜内的热量排放到室内，这使得室内的环境温度不断升高，最终还会影响柜内各器件的可靠运行。

所以，在水厂工程设计中一般变频调速装置单独设置在变频调速室内，室内必须安装备用空调设施，控制室内环境温度在变频器所要求的范围内，同时设有通风门窗，必要时采用专门风道进行强制通风和冷却。

四、高压供电系统出口断路器控制的技术完善

变频调速装置所用变压器的高压侧要与高压系统中的开关柜直接相连，但开关柜的保护范围只是供电线路与变压器低压侧的短路，而变频器的故障应靠变频器自身的检测保护系统完成。当变频器发生故障发出跳闸信号时，断路器应可靠动作跳闸。

然而，普通断路器高压开关柜内部出现跳闸回路断线或直流控制电源消失的情况，变频器恰好出现故障(要求断路器跳闸)时，跳闸线圈已失电，断路器拒绝动作，因而造成变频器内部的功率器件损坏。

所以在设计中选择了带有欠压脱扣线圈的断路器，一旦出现跳闸回路断线或控制电源消失的情况，断路器首先自动跳闸，以保护变频器的设备安全。

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篇11：高压变频器

高压变频器的基本组成如图1所示。高压变频器的种类很多，其主要包括直接变频器(循环变频器)和间接变频器(脉冲调制型、负载换流型、中点钳位型、飞跨电容型、H桥级联型)。

2.传统电动机保护配置与变频器电动机保护配置

2.1传统电动机保护配置

异步电动机的故障有定子绕组相间短路故障、绕组的匝间短路故障和单相接地故障;不正常运行状态主要有过负荷、堵转、起动时间过长、三相供电不平衡或断相运行、电压异常等。因此，对于高压电动机，根据规程以差动保护或电流速断为主保护，以过负荷保护、过流保护、负序保护、零序保护及低电压保护等作为后备保护。

2.2变频器电动机保护配置

为了确保系统的可靠性，工频旁路一般都是用变频器来进行，这样也使电动机能够正常工作。如图3所示，在保证变频器检修时，开关K1、K2与主回路没有接触点，此时闭合开关K，电动机运行主要是通过旁路来进行。当按照此情况运行时，电动机由高压母线工频电压直接驱动，开关出线以及电动机本体就是进线开关QF处保护装置的保护对象。因此，电动机保护配置就需要根据常规电动机保护的要求进行，对于有差动保护要求的，需要增加电动机差动保护装置。当断开开关K3时，由变频器拖动电动机时，开关出线以及变频器就是进线开关QF处保护装置的保护对象。目前，由整流变压器等部分构成的变频器是发电厂比较常用的，也就是说，开关出线以及整流变压器是进线开关QF处保护装置的保护对象。此时电动机的负荷与母线隔离后高压变频器的负荷相同，因此，高压变频系统的控制器能够实现电动机的保护。当然也有些电动机无法实现差动保护，因为开关处电流与电动国际中性侧电流频率不同，此时步伐实现保护，只能选择退出。

目前变频器电动机保护配置方式主要存在两个问题：(1)对于kW以上的电动机，需要配置差动保护。因此，在变频器拖动电动机情况下，电动机差动保护退出，保护的可靠性受到影响。(2)任意时刻，变压器保护装置、电动机保护装置只有一台投入使用，降低了装置的使用效率。

3.高压变频器在电动机继电保护中运用时产生的问题

一般而言，高压异步电动机应装设纵联差动保护。对6.3MVA及以上的变压器应装设本保护，用于保护绕组内及引出线上的相间短路故障;保护装置宜采用三相三继电器式接线，瞬时动作于变压器各侧断路器跳闸，当变压器高压侧无断路器时，则应动作于发电机变压器组总出口继电器，使各侧断路器及灭磁开关跳闸。对2MVA及以上采用电流速断保护灵敏性不符合要求的变压器也应装设本保护。

目前而言，工变频互动方式是现场电动机加装变频器所采用的主要改造方式，其系统架构如图2所示。

变频器可以通过可编程逻辑控制器自动完成或者手动完成变频与工频之间的切换，但是条件是当变频器出现故障或者工况要求进入工频供电;在工频运行时，如果变频运行需要重新投入进行，那么工频与变频状态的切换就可以通过自动或者手动完成。

当电动机处于工频运行工况时，那么对于现场使用要求，常规电动机保护对此要求是能够满足的;当电动机处于变频运行工况时，由于变频器装置的加入，在频率、相位上，变频器的输入和输出电流之间的关系不大，如果其保护配置还是按照原来的方法进行，那么要想实现保护功能就受到了阻碍。因此，在具有高压变频器的电动机中，只需对电动机进行单独保护就行，不应将变频器纳入差动保护的范围。差动保护范围为：始端电流互感器应置于变频器的输出端，而非电源开关侧，末端电流互感器置于电动机的中性点侧。

电动机在变频运行工况时，变频器输出频率范围一般可以达到0.5~120Hz，现场实际调频运行范围一般在15~50Hz。而目前常用的微机保护装置均是根据行业标准设计的，即采用固定频率50Hz进行数字采样计算，如何让微机保护装置能够适用于大范围频率运行是变频电动机保护必须解决的问题。同时，考虑到在变频器电源输出侧不方便装VT，如何实时测量电动机运行频率也是需要解决的难题。

4变频差动保护原理

装置的宽频率运行采用实时频率测量、实时频率跟踪、实时电流互感器补偿的方式来实现引风机变频工况的差动保护。装置采用了电压和电流相结合的`测频模式，当电压不能接在装置外回路时，此时采用电流测频。同时软件过零点测频算法和实时频率跟踪相结合是装置的频率测量的采用的主要方法，并且在此基础上，采用了幅值自动补充功能，主要是考虑到了不同频率下幅频特性的不一致，从而在不同范围内使装置具有可靠的采样精度得以保证，装置的正确可靠动作也得到了进一步的实现。

5.变频器电动机差动保护

高压变频器在电动机中的运用，在此情况下，如图3所示，由于电动机机端CT1与CT3两处的电流频率不同，而导致传统的电动机差动保护无法使用。目前磁平衡差动保护的应用主要存在以下问题：(1)目前发电厂使用的电动机基本上都无法提供磁平衡差动所需要的中性侧电缆引出。(2)磁平衡差动的电流是在变频器下方，非工频电流。对于微机保护，按照工频50Hz整定的定值不适用于非工频情况。由于差动保护的两侧电流必须为同一频率下电流。可考虑在变频器下方、电动机上方加装一组CT，即CT2，此组CT可安装于变频器柜中，由CT2和CT3两组电流构成差动保护。常规差动保护为相量差动，其原理是用傅里叶算法，根据一个周波的采样点计算出流入和流出电流的实虚部，再计算出差动和制动电流的幅值、相位后用相量比较的方式构成判据。由于电流非50 Hz工频，因此在进行傅里叶计算时需要通过频率跟踪保证计算结果的正确。由于变频器下方无电压引入，因此通过常规的电压跟踪频率方式无法实现。有厂家提出利用电流跟踪频率，但由于电流跟踪频率存在较大的误差，容易引起保护的误动、拒动，在实际中并不采用。

对于差动保护中采用的采样值差动，微机保护中所有通道采样均为电流在同一时刻的瞬时值:当被保护设备没有横向内部故障时，各采样电流值之和为零;当发生内部故障时，各采样电流值之和不为零。采样值差动保护就是利用采样值电流之和按一定的动作判据构成。

与常规相量差动保护相比，采样值差动具有动作速度快、计算量少等特点，是微机差动保护领域的一个突破，己应用于母差、变压器等保护中。采样值差动不涉及傅氏计算，变频器所带来的谐波也不会影响其计算精度，因此，对工作于25~50Hz的高压变频电动机，其差动保护可以利用该算法实现。

总而言之，就目前高压变频器在电动机继电保护中的运用而言，实现差动保护主要采用值差动保算法来进行，可以最终使用一台装置来实现变压器与电动机保护装置的功能，这样不仅使高压变频器在电动机继电保护中实现了相应的功能，而且也使成本节省了很多。

参考文献：