高壓變頻器構成及測試

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(shù)特點(diǎn)與優(yōu)勢�？刂葡到y采用雙DSP控制，可靠性高，是單元串聯(lián)多重化電壓源型完美無(wú)諧波高-高式高壓變頻器，并介紹了高壓變頻器的出廠(chǎng)測試情況。 
關(guān)鍵詞：變頻器  多重化  飛車(chē)啟動(dòng)  完美無(wú)諧波 
        0 引言 
        哈爾濱九洲電氣股份有限公司成立于2000年，是以“高壓、大功率”電力電子技術(shù)為核心技術(shù)，以“高效節能、新型能源”為產(chǎn)品發(fā)展方向，從事電力電子成套設備的研發(fā)、制造、銷(xiāo)售和服務(wù)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(chǎng)測試進(jìn)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干式變壓器柜、功率單元柜、控制單元柜、遠控操作箱、旁路開(kāi)關(guān)柜等部分組成。切分移相干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(fēng)機、過(guò)熱保護等部分構成�？刂茊卧�柜主要由主控制器、溫控器、風(fēng)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(kāi)關(guān)電源、EMI模塊、隔離變壓器、空氣開(kāi)關(guān)、接觸器、繼電器、模擬量模塊、開(kāi)關(guān)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(lián)多重化技術(shù)屬于電壓源型高-高式高壓變頻器。所謂多重化，就是每相由幾個(gè)低壓功率單元串聯(lián)組成，各功率單元由一個(gè)多繞組的移相隔離變壓器來(lái)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(huì )引起電動(dòng)機的附加諧波發(fā)熱。其輸出電壓的dV/dt也很小，不會(huì )給電機增加明顯的應力，因此可以向普通標準型交流電動(dòng)機供電，而且無(wú)需降容使用。由于輸出電壓的諧波和dV/dt都很小，不需要附加輸出濾波器，輸出電纜也長(cháng)度無(wú)要求。由于諧波很小，附加的轉矩脈動(dòng)也很小，避免了由此引起的機械共振。變頻器工作時(shí)的功率因數達0.96以上，完全滿(mǎn)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(huì )與現有的補償電容裝置發(fā)生諧振，變頻器工作時(shí)不會(huì )對同一電網(wǎng)上運行的電氣設備發(fā)生干擾，因而被人們譽(yù)為“完美無(wú)諧波的高壓變頻器”。

 3 技術(shù)特點(diǎn)
        采用雙DSP控制，可靠性高，杜絕了變頻器死機問(wèn)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(shù)，每相由6個(gè)功率單元串聯(lián)而成，并直接驅動(dòng)電動(dòng)機，無(wú)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(zhuān)利技術(shù)的實(shí)時(shí)光纖傳送技術(shù)，對功率單元進(jìn)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(shí)時(shí)監測，檢測速度高。通過(guò)雙DSP系統，實(shí)現納秒級運算并進(jìn)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(shí)時(shí)驗證功能，提高了輸出波形的準確性，增強了系統無(wú)故障的運行能力。具有反轉啟動(dòng)和飛車(chē)啟動(dòng)功能，無(wú)論電機處于正轉還是反轉狀態(tài)，變頻器均可實(shí)現大力矩直接啟動(dòng)。具備來(lái)電自啟動(dòng)功能，避免電網(wǎng)短時(shí)失電對生產(chǎn)造成影響。變頻器發(fā)生短路、接地、過(guò)流、過(guò)載、過(guò)壓、欠壓、過(guò)熱等情況時(shí)，系統均能故障定位并且及時(shí)告警或保護，對電網(wǎng)波動(dòng)的適應能力強。支持中心點(diǎn)偏移式的旁路技術(shù)。當某一個(gè)功率單元失效時(shí)，能夠立即對該單元實(shí)施旁路處理，而整個(gè)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(chǎng)測試
        Powersmart系列高壓變頻器檢驗項目（全功率出廠(chǎng)測試）包括：①一般檢驗：包括外觀(guān)、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(guò)載試驗。  連續運行試驗。  啟動(dòng)特性控制實(shí)驗。 溫升試驗。  諧波實(shí)驗。   控制回路上電源切換實(shí)驗。  不間斷后備電源實(shí)驗。  高壓掉電短時(shí)跟蹤再啟動(dòng)實(shí)驗。 飛車(chē)啟動(dòng)試驗。
        九洲電氣生產(chǎn)的每一臺PowerSmart系列高壓變頻器，在出廠(chǎng)時(shí)都經(jīng)過(guò)嚴格測試。九洲電氣組建了高壓大功率變頻器實(shí)驗室。具體包括：電氣性能試驗室，負責對產(chǎn)品的工頻耐壓、電氣絕緣、三防、效率、功率因數、產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)特性等性能進(jìn)行綜合測試。電磁兼容實(shí)驗室，負責對產(chǎn)品進(jìn)行快速脈沖群、靜電、浪涌、電壓跌落等項目試驗。單元模塊老化實(shí)驗室，負責對每一個(gè)功率單元、控制單元板進(jìn)行高溫帶載72小時(shí)老化實(shí)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(dòng)器、兆瓦級風(fēng)力發(fā)電變流器、SVC產(chǎn)品進(jìn)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(shù)發(fā)展提供了一個(gè)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(yè)出版社.2009.9.1版第254-325.

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