工作原理及特點(diǎn)

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(duì)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(dòng)、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(gè)系統(tǒng)共有24個(gè)功率單元,，每8個(gè)功率單元串連構(gòu)成一相,。 

功率單元：

每個(gè)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(shí)現(xiàn)多重化，以達(dá)到降低輸入諧波電流的目的,。每個(gè)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(dòng)單元旁路功能,。

功率單元內(nèi)器件承受的最高電壓為單元內(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?jiǎn)栴}，而且功率單元中采用的低壓IGBT功率模塊,，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)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(gè)功率模塊發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)旁路運(yùn)行，變頻裝置不停機(jī),，但需降額使用,，即在每個(gè)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(shí),，封鎖該功率單元IGBT的觸發(fā)信號(hào),，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(yùn)行的可靠性。

概述

YBP變頻器的功率單元為模塊化設(shè)計(jì),，可以從機(jī)架上抽出,，移動(dòng)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(shí)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)�備用單元裝上并接好即可,。更換一個(gè)單元的時(shí)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(gè)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(shí)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(yùn)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(shí),，能承受線端突發(fā)短路的動(dòng)、熱穩(wěn)定而不產(chǎn)生任何損傷,、變形及緊固件松動(dòng),。

每個(gè)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(cè)每個(gè)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(cè)每個(gè)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(shí)際上包括了對(duì)電網(wǎng)電壓負(fù)向波動(dòng)的保護(hù)。

d,、  缺相保護(hù)：缺相保護(hù)設(shè)置在每個(gè)功率模塊上,。當(dāng)變頻器輸入側(cè)掉相或功率模塊的保險(xiǎn)熔芯熔化時(shí)，會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)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(shí)際上包括了對(duì)電網(wǎng)電壓正向波動(dòng)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(cè),，當(dāng)環(huán)境溫度超過預(yù)先設(shè)置的值時(shí)，發(fā)報(bào)警信號(hào),；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(cè),，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(shí)，會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)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(duì)應(yīng)措施,。

對(duì)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(jì),，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(duì)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(diǎn)入、16點(diǎn)出,，并且可以根據(jù)用戶的不同需求進(jìn)行I/O點(diǎn)的擴(kuò)展及參數(shù)化設(shè)計(jì),。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(dòng)條件,。

(2)  變頻器運(yùn)行狀態(tài)指示：表示變頻器正在運(yùn)行,。

(3)  變頻器控制狀態(tài)指示：節(jié)點(diǎn)閉合表示變頻器控制權(quán)為現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)程控制；節(jié)點(diǎn)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(bào)警信號(hào),。包含柜門非法打開、變壓器超溫,、控制電源掉電,、給定信號(hào)斷線、單元旁路(過熱,、欠壓,、缺相、驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(shí),，自動(dòng)分?jǐn)喔邏洪_關(guān),，閉點(diǎn)有效。

以上所有數(shù)字量采用無源接點(diǎn)輸出,，定義為接點(diǎn)閉合時(shí)有效,。除特別注明外，接點(diǎn)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(hào)和物理量實(shí)際大小的對(duì)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(duì)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(shí)際反饋值,。

4)    DCS提供給變頻器的開關(guān)量：

a)      啟動(dòng)指令：干接點(diǎn),，3秒脈沖閉合時(shí)有效，變頻器開始運(yùn)行,。

b)      停機(jī)指令：干接點(diǎn),，3秒脈沖閉合時(shí)有效，變頻器正常停機(jī),。

c)      緊急停機(jī)指令：干接點(diǎn),，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(jì)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(dòng)旁路柜

旁路柜中,，共有3個(gè)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(dòng)機(jī)構(gòu),，實(shí)現(xiàn)電磁互鎖。當(dāng)K1,、K3閉合,，K2斷開時(shí)，電機(jī)變頻運(yùn)行,；當(dāng)K1,、K3斷開，K2閉合時(shí),，電機(jī)工頻運(yùn)行,，此時(shí)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(jí)高壓斷路器DL連鎖,， DL合閘時(shí)，絕對(duì)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(hào)與旁路柜“變頻投入”信號(hào)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(shí),，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(duì)電機(jī)的保護(hù)及其整定值不變,。

B.自動(dòng)旁路

變頻/工頻自動(dòng)切換:

旁路柜在變頻器進(jìn)、出線端增加了兩個(gè)隔離刀閘,，以便在變頻器退出而電機(jī)運(yùn)行于旁路時(shí),，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(gè)真空接觸器（KM1,、KM2,、KM3）和兩個(gè)刀閘隔離開關(guān)K1、K2,。KM2與KM3實(shí)現(xiàn)電氣互鎖,，當(dāng)KM1、KM2閉合,，KM3斷開時(shí),，電機(jī)變頻運(yùn)行；當(dāng)KM1,、KM2斷開,，KM3閉合時(shí)，電機(jī)工頻運(yùn)行,。另外,，KM1閉合時(shí)，K1操作手柄被鎖死,，不能操作,；KM2閉合時(shí)，K2操作手柄被鎖死,，不能操作,。

電機(jī)工頻運(yùn)行時(shí)，若需對(duì)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(hào)串聯(lián)于KM1,、KM2合閘回路,。在變頻器故障或不就緒時(shí)，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(hào)并聯(lián)于KM3合閘回路,。變頻運(yùn)行狀態(tài)下，若變頻器出現(xiàn)故障且自動(dòng)投入允許,，或者需要將電機(jī)從變頻投入到工頻狀態(tài)運(yùn)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(shí)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(yùn)行,。

l        保護(hù)：保持原有對(duì)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(jí)且能保證設(shè)備的可靠運(yùn)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(shí)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(chǎng)設(shè)定現(xiàn)實(shí)參數(shù)及控制邏輯,。

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