高压变频器原理和设计方案.docx

高压变频器原理和设计方案 1 设备描述???开关柜构成: 开关柜为可选件。可以不采用开关柜,高压输入和输出线通过变压器柜中的接线端子进行连接。如果采用开关柜时,也可选择手动旁路或自动旁路方式,相应地,开关柜的构成也不相同。手动旁路方式的开关柜主要由高压真空接触器、隔离刀闸、电压互感器等构成,它的主要作用是在高压变频器检修时,为高压电机从电网直接提供高压电源,不影响用户的使用。在使用时可进行变频运行和工频运行的切换。电压互感器可对输入的高电压进行检测,判断输入、输出电压的质量和是否出现故障,为进行高性能的控制提供依据。图4手动方式的开关柜自动方式时的开关柜主要包括真空接触器等设备,可以不需要人工操作,通过控制柜的可编程序控制器( PLC )自动进行控制,并在系统出现故障时,把变频器输出到电机的三相输出自动切除并切换到电网直接供电,不会导致系统停机。图5自动方式的开关柜变压器柜构成: 变压器柜内主要为高压隔离移相变压器。以6kV高压变频调速系统为例, 当采用 1700V 级的 IGBT 时,功率柜中每相由 6个功率单元组成。这些单元皆由隔离移相变压器二次侧供电,且二次侧依次相差一个相位差,可实现多重化串联整流。在移相变压器的一次侧中,各折算的二次侧电流叠加后,其电流波形非常逼近正弦波,因此对电网的谐波干扰非常小,完全满足国际、国内包括 -1992 和GB/T14549-93 在内各种标准的要求。同时,也改善了系统的功率因数。变压器柜中同时包括温度监测控制器的测温点(其温控器安装在控制柜内),它实时循环监测各相绕组的温度,当温度高于预定设置值时,会启动变压器柜下部的 6个冷却风扇。同时,变压器温度监测控制器会及时在变压器故障时,把信息立即反馈给控制柜,保证了变压器的可靠运行。???功率柜构成: 功率柜是变频器功率主电路核心的部分,它由多个完全相同的功率单元组成,各功率单元的输出电压串联叠加后组成输出到电机的三相电压。功率单元中的主功率器件为 IGBT ,所采用的 IGBT 耐压为 1700V 级的 IGBT 。以6kV 的高压变频器调速系统为例,当采用 1700V 的IGBT 时,每相中包含 5个或 6个功率单元,而每个功率单元的输出电压为交流 693V ,则相电压为 6 ×693 ,即 3464V ,相应的,其线电压为 6kV 。若所设计的装置为 10kV 变频调速系统,采用的器件也是 1700V 级的 IGBT , 则每相中包含 8个或 9个功率单元。通过采用了具有自主知识产权的优化 PWM (脉冲宽度调制)控制技术,使得输出到电机的电压波形非常接近正弦波,谐波含量小,dv/dt 小,无须额外增加滤波器,可以直接输出到普通异步电动机,且对变频器到电机的电缆长度没有要求。功率单元和控制柜之间通过高速可靠的光纤进行通信,可有效避免电磁干扰,提高系统的可靠性。???控制柜构成: 控制柜是整个高压变频调速系统的核心,它根据用户在本地或远程的操作和设置,并采集系统中电压、电流模拟量,及各开关量,进行逻辑处理和计算后,决定并控制各功率单元的动作,进一步驱动电机,满足输出要求。控制柜中包括不间断电源 UPS 、断路器、可编程逻辑控制器 PLC 、DSP 控制板、 IO板、光纤板、液晶操作人机界面及控制按钮、开关等。其中,所有的计算在 DSP 控制板中