MAXF系列高压变频装置用户手册.doc

MAXF高压变频调速装置用户手册上海科达机电控制有限公司上海发电设备成套设计研究所2010年4月目 录第一章 介绍11.1装置概述11.2产品功能及特点11.3主要技术指标31.4规格型号说明31.5安全注意事项41.6重要说明5第二章 MAXF高压变频调速装置原理62.1 主线路结构原理62.2功率单元原理82.3主控部分原理92.4功率单元退出和投入动作过程102.5单元在线更换介绍112.6电网重合闸后继续运行原理122.7 MAXF高压变频调速装置对电网电压波动和重合闸的适应性12第三章 装置结构143.1变压器柜结构143.2功率单元柜结构143.3主控制器柜结构143.4通风系统结构153.5柜间连接153.6功率单元内部结构15第四章 MAXF系列高压变频调速装置操作说明174.1 基本运行操作174.2实时曲线操作224.3 事件查询234.4 负荷管理244.5 口令设置244.6 功率单元更换254.7主控部分上电和断电274.8冷却风机28第五章 设备运输和现场安装295.1设备包装295.2运输条件295.3安装条件295.4安装连接305.5接地30第六章 维护说明316.1每月一次316.2每年一次316.3装置贮存316.4维修31第七章 报警及故障处理337.1报警事件及故障事件337.2故障代码表357.3其它故障诊断46第八章 参数设置498.1 运行参数设置498.2电机参数设置498.3 PID控制参数设置508.4谐振频率参数设置508.5自动重启参数设置518.6模拟量I/O参数设置518.7电流控制参数设置528.8 V/Hz曲线参数设置528.9 参数表54MAXF高压变频调速装置用户手册第一章 介绍1.1装置概述MAXF系列高压变频调速装置为6KV、10KV等级的电压源型高压变频调速装置，调频范围5Hz-60Hz，采用功率单元串接实现多电平输出(完美无谐波)，容量范围从200KVA至9600KVA，无输出变压器，不需要滤波装置，对电动机无特殊要求。具有运行稳定、输出波形好、输入电流谐波含量低及效率高等特点。MAXF高压变频调速装置具有的单元自动备用和带电更换单元功能保证了系统的可靠性和不间断运行；电网自动重合闸后继续运行有效地抑制了电网线路切换及重合闸对电动机运行状态的影响，单元串联多电平（完美无谐波）结构以及独特的dv/dt抑制线路降低了输入输出谐波，可以满足对电动机无特殊要求、变频器至电动机远距离传输的要求；完善的限制和保护功能使装置不因过流、过压、过温、短路等异常工况而损坏；强过载能力使系统完全胜任额定运行，且不受负载扰动的影响；此外，MAXF高压变频调速装置体积较小、对运行环境要求不高，易于现场安装。1.2产品功能及特点1.2.1 产品技术创新特点l 冗余运行如某一个功率单元出现故障，则此功率单元将自动旁路，变频器仍可继续运行，此时此相的输出由其余4个功率单元承担，通过采取自动平衡技术后，输出线电压可维持在95以上，仍可满足额定运行工况。l 单元在线更换MAXF高压变频调速装置功率单元设计成插拔结构，在功率单元出现故障自动旁路后，系统通过自动平衡技术继续运行。此时，可在主控指令的协调下，操作安装在柜体上的物理旁路机构实现在线更换功率单元，实现在线维护，从而大大提高装置运行可靠性。l 高效铜散热技术MAXF高压变频调速装置在功率单元中采用了专用铜散热器，散热能力大为提高，与同等铝散热器相比温升降低了15度，因此，装置过载能力增强、体积缩小、可靠性提高。l 无极性电力电容 MAXF高压变频调速装置摒弃了传统的电力电解电容，率先采用无极性电力电容，电解电容存在电压等级不够、发热、有寿命（5年）等缺点，5年后更换电力电解电容的费用约整个装置造价的1/4-1/3。而无极性电力电容不需串联、发热少、寿命长（平均20年），因此，不但装置可靠性提高、效率提高，而且经济上也最合算。l 保护电动机 MAXF高压变频调速装置的单元中增设了dv/dt抑制电路，使装置输出电压dv/dt控制在500V/uS左右，因此对电动机绝缘不造成损伤，而且输出高次谐波大为降低，对其它设备的干扰也降低。l 自动重合闸后继续运行 MAXF高压变频调速装置能在电网自动重合闸后自动回到失电之前的运行状态。l 完善的保护限制措施MAXF高压变频调速装置设有短路保护、过载和过流保护、 过压（电动机泵升）保护、过温保护（具有85报警，95保护功能）、 通讯、单元故障等保护功能。通过可靠的电路来杜绝误动作和拒动现象。当故障和保护发生时，能进行自诊断和故障定位。1.2.2 其他功能特点（1）单元串联多电平结构，可得到极低的输入输出谐波分量；（2）高性能价格比，高功率体积比，例如1500KVA的变频装置包括变压器的长度为3800mm；（3） 直接驱动高压大功率异步电机和同步电机；（4） 对电机转矩特性无影响，不会给电机带来额外损耗。能大大改善起动性能，起动转矩大，起动电流小，消除因起动对电流造成的损害，消除因起动电流过大对电网的冲击；（5） 主控部分与功率单元通过光纤数据传输，数据量大，通讯速度高，抗电磁干扰能力强，能隔离高电压；（6）具有V/F（伏/赫）控制和矢量控制模式；（7）装置内置通用PID，不需外接控制设备即可实现闭环运行，例如：恒水压控制。（8）标准的RS485和RS232通讯接口；（9）标准模拟量输入和输出，包括多路4-20mA接口，16路隔离的数字量输入，16路继电器无源触点数字量输出，容易实现系统功能扩展；（10）现场的按钮操作和仪表显示，即使触摸屏失效，仍可对变频装置进行控制。（11）多台电动机并列运行，在变频器容量允许范围内，并列的电动机数量不受限制；（12）在全部转速范围内，保持高功率因素运行，在20%-100%负荷范围内，功率因素大于0.95；（13）长线路输出连接电动机，由于输出dv/dt小，输出电缆可达数公里；（14）触摸屏微机的中文WINDOWS操作维护界面，可以查看记录、设置参数、现场操作等；（15）事件记录和追忆功能；（16）负荷管理功能，提供历史负荷数据及曲线；（17）装置过载能力强，在部件温度允许范围内，装置允许长期1.1倍过载运行，额定过载倍数及时间为1.25倍60S，当运行电流为1.251.5倍时，执行反时限过载保护，装置也不会立即保护跳机，当运行电流超过1.5倍时立即保护。（18）输入电压范围宽，可短时承受-30%的电压降落。在90%115%输入电压范围内可长时间额定运行。1.3主要技术指标1.4规格型号说明注：1.装置变频器部分规格较少，而装置输出额定容量的规格较多，一种变频器规格可以组建多种装置输出容量，但变频器容量一定大于或等于装置（包括变压器）的输出额定容量。例如： MAXF 2200-6000/2200 MAXF 1800-6000/2200 2.MAXF 高压变频调速装置的电压等级为3KV、6KV、10KV系列。1.5安全注意事项本装置为6KV，10KV等级用电设备，在使用和操作之前请仔细阅读本手册。用户必须严格遵照相关规程和手册的规定进行操作，任何不规范的操作均可能导致人身伤害。l 装置的变压器柜、变频器柜、旁路柜内均为高压线路，在运行状态下不得开门触碰任何柜内设备和线路。l MAXF 系列高压变频调速装置可以在变频器柜开门状态下运行，但此时装置进入警戒状态，建议除非在线更换单元的情况下，否则不要打开柜门。l 在线更换功率单元必须严格遵照相关的高压操作规程和手册规定的操作步骤进行，并有专人监护及采取防护措施，如戴好绝缘手套，穿好绝缘鞋等。l 定期更换或清洁滤网时禁止打开变频器柜门，这些滤网在门外即可卸下。l 建议变压器柜、变频器柜的开门钥匙由专业维护人员保管，操作及巡视人员不可开启柜门。l 定期清洁装置内变压器、线路、各单元灰尘时，必须在整个装置停电十分钟以后进行。l 主控部分虽然不含高压，但也有380VAC危险电压，如需进行测量或改变连接，须查明线路或断电操作！因为不恰当的操作可能引起装置突然保护停机。l 建议在装置附近设安全防护栏，并设高压设备运行标志。l 装置附近不得放置危险物品。l 装置的操作、使用和维护人员必须接受专门培训，具有一定的相关设备操作，使用和维护知识，熟悉高压操作规程。1.6重要说明如果需要对装置内部进行任何必要的改动，如改变连接、改变跳线设置、改变单元地址等，只能由经过专门培训的人员进行，建议用户对装置的改动不要超过本手册界定的范围。维护和维修过程中，只能使用本公司提供的备件和部件，以保护各项性能参数相符合，否则，由此引起的设备损害问题，本公司不承担任何责任。如发现本手册的不详之处和错误之处，请联系我们。我们对本手册文件保留所有权，未经允许不得擅自拷贝或送于第三方，此外，我们保留手册修改的权利，如手册内容改动，恕不另行通知。第二章 MAXF高压变频调速装置原理2.1 主线路结构原理MAXF高压变频调速装置的主线路由移相整流变压器和逆变功率单元组成。电路结构图如下：图2-1移相整流变压器为一次级多绕组的三相变压器，次级绕组之间相互绝缘，每一组次级绕组分别给相应的功率单元供电。移相整流变压器的次级绕组分为三个大组，对应功率单元的三相，每一大组内的绕组之间采用延边三角形绕法，实现多重化，降低输入电流谐波。6KV的系统中每相5组，共15组，相应的共有15个功率单元；10KV的系统中，每相8组，共24组，相应的共有24个功率单元。移相整流变压器的每组次级绕组的输出电压均为690V。功率单元为一三相输入单相输出的交直交PWM电压源型逆变器，每相相邻功率单元的输出端串联，串联后的输出按Y形接法输出，实现变压变频的高压直接输出，供给高压电动机。以6KV系统为例，每相由5个功率单元串联而成，额定输出相电压3460V，线电压6000V，每个功率单元均输出线电流，但只输出1/5的相电压和1/15的功率。变频装置输出采用多电平移相式PWM技术，输出电压非常接近正弦波。功率单元和串联后的输出波形如下图：图2-2输出电压每个电平台阶只有单元直流母线电压的大小，所以dv/dt小，从输出电压电平数上看，6KV变频器相电压为6电平，线电压为11电平，这有利于改善输出波形，降低输出谐波，由谐波引起的电动机发热、噪音和转矩脉动都大大降低，所以变频器对电动机没有特殊要求，可直接用于普通异步电动机。与采用高压器件直接串联的变频器相比，由于不是采用传统的器件串联的方式来实现高压输出，而是采用整个功率单元串联，器件承受的最高电压为单元内直流母线的电压，可直接使用低压功率器件，器件不必串联，不存在器件串联引起的均压问题。功率单元采用IGBT功率模块，驱动电路简单，技术成熟可靠。另外，功率单元采用模块化结构，同一变频器内的所有功率单元可以互换，维修也非常方便。采用单元串联结构后，整个装置的等效开关频率是单个单元的5倍，而单元的开关频率可以做得更高，从这个角度出发，输出电压的高次谐波含量也相当低。2.2功率单元原理每一套MAXF高压变频调速装置中的每一个逆变功率单元除了地址以外都是完全一样的。MAXF高压变频调速装置功率单元输入三相交流电压为690V左右，输入侧设三相熔丝，然后经三相桥式整流，每个单元有大容量电力电容滤波，构成电压源型高压变频装置。单元主回路原理图如下：图2-3单元自带微处理器，有多路PWM产生功能，正弦调制波由单元自行产生，由主控统一同步和指挥，单元内部控制部分的供电取自单元的三相输入电压，单元与主控的唯一联络通道是光纤。主控通过光纤向单元发送指令和同步信号，单元通过光纤向主控返回单元的测量数据及状态。单元微处理器主要完成单元内部的电压、电流、温度等量的测量，接收主控的指令并完成相应的动作，调整输出波形，同时根据单元内的条件自动完成过流、过压、过温、短路等限制和保护动作并将单元的状态上传至主控制器。单元内的保护功能除了由微处理器完成外，同时还具备硬件保护功能，保护功能更完善，更可靠。单元电流过载能力达到1.1倍长时间、1.11.3倍时取决于单元内功率器件温度，在1.31.6倍过载时执行反时限保护，在1.6倍以上时瞬时切换单元。装置的过载能力与单元过载能力完全一致。单元内设计高效小体积散热器，尽量降低IGBT结温，即使在最恶劣的条件下，控制IGBT结温在125以内(极限结温为150)。单元内线路板采用抗干扰设计，安装时采用屏蔽处理，连接时充分考虑电磁兼容问题。单元内输出侧设LRC电路，主要由高频电抗和RC电路组成，进一步降低了单元输出dv/dt和高次谐波（这里指50次以上的谐波），保护电动机绝缘，降低电动机高频损耗。此外，装置输出的dv/dt降低后还有利于远距离传输连接电动机。2.3主控部分原理MAXF高压变频调速装置主控部分采用双处理器结构：主控制处理器和操作界面处理器。主控制处理器完成所有的控制功能，处理所有的外部输入输出信号；操作界面处理器完成数据显示并接受就地操作。当操作界面处理器退出时，主控制处理器仍可控制变频装置继续正常运行。主控制处理器采用32位微处理器的PC/104模块。通过光纤接口板向各单元发送主控指令并接收来自各单元的数据和状态。通过数字量接口板和模拟量接口板接收外部数字量和模拟量并向外部发送数字量及模拟量输出。主控制器根据运行方式的不同，得到需要输出的频率并将所需输出的频率通过光纤传输至各个单元，协调各单元共同完成频率调整。根据得到目标频率途径的不同，主控制器有以下几种不同的运行方式：1) 远控运行：通过模拟量输入（420mA信号）或通讯（RS485方式）直接控制变频装置的运行频率。在这种运行模式下，变频装置的输出频率完全取决外部的输入信号，就地的频率调节和设定值调节操作（通过操作界面处理器操作）均无效。2) 自动闭环运行：根据外部输入的被控制对象的被控制量的变化，变频装置通过自带的PID模块计算出所需输出的频率值，使被控制对象的被控量维持在设定值。在这种方式下，变频装置输出频率取决于被控量的变化情况，操作员不能直接改变变频装置的运行频率，但可以改变被控量的设定值达到控制目的。3) 手动开环运行：允许用户通过操作界面直接指定变频装置的运行频率。*注意：用户可以在自动闭环运行和手动开环运行之间自由切换，但远控运行方式必须在运行之前设置妥当，不可在运行过程中切换。主控软件除完成基本的控制和操作外，还具有下列功能：l 单元故障消除后自动投入功能l 单元切换后系统自动平衡l 事件记录和追忆功能l 实时及历史负荷曲线查看l 电动机和输入变压器保护2.4功率单元退出和投入动作过程由于MAXF高压变频调速装置采用单元串联式结构，同相的功率单元均流过相同的线电流，当运行中的单元退出运行时，都需要将自身旁路(使单相输出部分短路)，以保证电流回路的完整。MAXF高压变频调速装置的每个功率单元均带有旁路机构。旁路机构分两部分：电子旁路机构和物理旁路机构。电子旁路机构是功率单元的组成部分，通过导通可控制的功率元件实现；物理旁路机构安装在装置柜体上，采用闸刀实现。当功率单元发生短路、过流、过压、过温或程序错误等故障时，单元的电子旁路机构自动动作，将本单元旁路，单元退出运行，同时主控制器将接收到此单元退出的状态；当单元处理器收到主控制器的退出指令时，处理器主动启动电子旁路，将本单元旁路，退出运行，同时向主控制器发送本单元已退出的状态。电子旁路的动作时间不超过20s,不会引起系统电流、电压等产生大的波动。功率单元电子旁路机构动作以后的瞬间，变频装置的输出三相之间失去平衡，此时主控制器收到单元退出的状态，执行三相自动平衡指令，使有单元退出的一相中的其它单元增大输出电压，弥补因有单元退出造成的电压跌落，使装置的三相输出重新恢复平衡。平衡的结果是三相输出线电压，线电流一致。物理旁路机构是为了确保单元的退出，同时只有物理旁路机构动作，单元的抽屉才能从柜体中拔出。物理旁路机构的详细操作将在2.5节中描述。针对6KV的系统，MAXF高压变频调速装置允许在有一个功率单元退出运行的情况下维持额定运行，两个以上（包括两个）功率单元退出运行时降额运行。MAXF高压变频调速装置允许同时退出最多6个（每相两个）功率单元。如果同一相同时有三个功率单元退出，系统将立即跳闸保护。MAXF高压变频调速装置具有功率单元故障消除后自动投入功能。当故障单元的故障消失后，单元使电子旁路机构断开，自动重新投入运行；当单元收到主控制器发送的单元投入指令后，同样将关闭电子旁路机构。此时主控制器将收到单元投入运行的状态，并根据所收到的状态进行自动平衡，减小同相中其它单元的输出电压，使三相输出达到新的平衡。注意：在主控制器发指令使单元投入运行前要确保物理旁路机构处于断开状态！2.5单元在线更换介绍MAXF 高压变频调速装置的功率单元为抽屉式插拔结构，在装置柜体上每个功率单元的单相输出位置均安装有机械旁路闸刀（物理旁路机构）。MAXF高压变频调速装置中的功率单元是全绝缘结构，配合物理旁路机构的动作可以实现功率单元的在线更换。在线更换功率单元必须严格按规定的步骤进行：1. 确认需要更换的功率单元已经处于退出（电子旁路动作）状态。该功率单元面板上的退出指示灯亮。2. 操作装置柜体上与该单元对应的物理旁路机构将该功率单元物理旁路。将该单元前的刀闸手柄顺时针旋至水平位置，然后用力拔出，直至卡在单元面板上的卡片弹起。（单元正常工作时，旁路闸刀手柄处于垂直位置，卡片压下）3. 将单元从滑道中缓慢拔出，拆除面板上的接地线和单元的通讯光纤。单元在拔出时，不能一下拔出太多，以防损坏单元的通讯光纤及拉断单元面板接地线。4. 通过安装在装置柜体上的升降装置将单元卸下。单元质量较大，在拆卸单元时要注意操作人员的安全。5. 将准备好的功率单元通过升降装置放入滑道（先不要插入），连接好面板地线和通讯光纤。在更换单元前，要确认准备好的单元的地址与被更换下来的单元的地址一致。6. 将新单元快速插入到位，检查触摸屏上该单元的状态。正确的状态码为8X00，同时该单元面板上的指示灯亮。7. 使物理旁路机构断开，锁定单元。将该单元对应的机械旁路闸刀手柄逆时针旋至垂直位置，然后用力推入，直至卡片压下且手柄不能拉出为止。此时，新装入的功率单元处于电子旁路状态，操作触摸屏，投入该功率单元。系统自动平衡三相输出电压，至此单元的在线更换完成。整个操作过程中变频装置和电动机一直处于运行状态。注意：在进行功率单元的在线更换时，要采取必要的保护措施，如穿戴高压绝缘手套及套鞋等。 注：系统正常运行过程中，单元位置被锁定，不会自行滑出，如不操作物理旁路装置，单元将无法从滑道中拔出。2.6电网重合闸后继续运行原理电网重合闸后，MAXF高压变频调速装置能够在电动机的当前转速下实现旋转启动，快速将电动机转速提升至电网失电前的运行状态。当电网瞬时失电时，变频器逆变功率单元失电，停止输出，电动机因失去电源而转速开始下降。由于剩磁原因，当转子由于惯性继续转动时，切割定子中剩磁产生的磁力线，在定子线圈中感应出与转子转速对应频率的交流信号。MAXF高压变频调速装置的主控制器通过此感应信号，测量跟踪转子转速。当电网电压重合闸恢复后，主控制器就在当前转子转速的基础上提升电动机转速，直至恢复到电网失电前的状态。注：由于MAXF高压变频调速装置的主控制器除由外部交直流供电外，同时内部配置有蓄电池供电，所以当电网失电时，主控制器还能保持正常运行。2.7 MAXF高压变频调速装置对电网电压波动和重合闸的适应性2.7.1对电网电压波动的适应性：以6KV为例，变频器输入电压在6KV10范围内时，电动机可连续正常工作在额定负荷（不需改动任何接线和设置），变频器输出电压基本保持6KV不变，电动机电流不会增加。当6KV电源电压突然短时下降至4.2KV（70%）后恢复，变频器在全负荷范围内也可持续运行。变频器输出电流（电动机工作电流）：如果变频器工作频率较低，则电动机工作电流在电压下降持续过程中不会改变。如果电动机工作在满负荷或负荷较高，则电动机工作电流在电压下降持续过程中有所上升，但最多上升至1.3倍额定，电源电压恢复6KV后，电动机工作电流也恢复至正常。在此过程中，变频器和电动机均不需进行额外散热。2.7.2对自动重合闸的适应性：当输入6KV突然断电又恢复供电而高压开关不跳闸，变频器能自动恢复至失电前的运行工况，具体情况为：断电过程中变频器主控部分不失电连续工作（配有蓄电池）。当6KV断电后，电动机失去电能，转速逐步下降。装置自动测量并跟踪电动机转速，6KV恢复供电后，装置自动输出电压并提升电动机转速至断电之前的运行工况。如果电动机转速下降速度过快，例如从额定转速下降到零的时间小于3S，则装置等待电动机转速至零后，自动启动电动机并提升电动机转速至断电之前的运行工况。如果在6KV断电前，变频装置运行在低频率段例如15Hz以下，则装置需等待电动机转速至零后，自动启动电动机并提升电动机转速至断电之前的运行工况。2.7.3 控制电源电压外部控制电源短时断电对变频器正常运行无影响。 第三章 装置结构MAXF 高压变频调速装置采用一体化模块设计结构,整套装置由变压器柜、功率单元柜和主控制器柜三部分组成，典型的6KV等级的装置外观如图3-1所示:图3-1 MAXF 高压变频调速装置外形图3.1变压器柜结构变压器柜内安装移相整流变压器，变压器的下面安装有顶吹式风机，此风机由温控器控制；变压器柜的顶部安装有离心式冷却风机；变频调速装置的进出高压电缆由变压器柜中接入，接线方式为下进下出。3.2功率单元柜结构功率单元柜安装逆变功率单元，6KV等级的系统功率单元共15个，典型的排列方式如图3-1所示。10KV等级的系统功率单元共24个，每相一列8个，分3列排列。每个功率单元的安装位置处均安装有滑道、进出线端子插件、和物理旁路机构。每相功率单元的出线插件用铜排串联。单元正常工作时，物理旁路闸刀断开，旁路闸刀手柄处于垂直位置，固定单元的卡片压下，卡住单元，防止单元滑出。当需要抽出单元时，旁路闸刀手柄旋至水平位置，固定单元的卡片弹起，单元可以自由拔出。功率单元柜体上装有单元面板接地用接地线。3.3主控制器柜结构主控制柜为立式可推拉移动的柜体结构。柜内安装有所有的主控板卡和其它辅助电气线路，主要包括主控CPU板（MMCU）、数字量I/O板（MDIO）、模拟量I/O板（MAIO）、光纤接口板（MFIO）等线路板和电源变压器、EMI滤波器、继电器组、端子排、保险丝等器件。所有这些元器件均安装在一块铝板上，整体固定在主控制柜的侧面；蓄电池组也安装在主控制柜内。在柜体的前面板上安装有触摸屏、指示灯、显示仪表、隐藏式按钮及控制电源开关。3.4通风系统结构典型的MAXF高压变频调速装置采用集中通风结构，强制冷却风机为1：1备用的离心式风机，安装在变压器柜的柜顶上，功率单元柜的柜门带有滤网，功率单元柜的后部和变压器相通，形成风道。冷风从单元柜门经滤网进入功率单元柜，流经功率单元的散热器进入风道，通过风道进入变压器柜，通过离心式风机排出，经散热风管排至室外。当变压器的温度上升到设定温度时，温控器控制变压器下部安装的顶吹式风机启动，增强空气流通，提高变压器的散热效果。功率较大的系统采用功率单元柜和变压器柜分别通风结构，1：1备用的离心式冷却风机分别安装在变压器柜和功率单元柜的顶部，变压器柜和功率单元柜经一扇门隔离，正常运行时，此门关闭，变压器柜柜门下部设装有滤网的进风孔。主控制器柜和功率单元柜后部之间有一扇门，当主控制器柜向前拉出时，此门露出，打开这扇门，可以经风道进入功率单元柜和变压器柜内部，故风道同时也作为功率单元柜和变压器柜的检修通道。关闭并锁住主控制器柜和功率单元柜之间的门后，主控制器柜才能推回到原来的位置。3.5柜间连接MAXF高压变频调速装置采用一体化的模块设计结构，变压器柜和功率单元柜之间的电气连接是移相整流变压器次级绕组输出端子和功率单元三相输入端子之间的高压电缆及各相功率单元分别串联后输出的三相输出高压电缆。主控制器柜和功率单元柜之间的电气连接是靠各功率单元和光纤板（MFIO）之间的光纤来完成的。3.6功率单元内部结构功率单元结构紧凑，主要器件包括输入插件，输出插件，输入三相整流桥，IGBT模块，电子旁路器件，无极性电力电容，电源变压器，dv/dt抑制电路及控制板件，其排列情况如下图所示。电子旁路器件电源变压器电抗器（带CT）输出一次插件dv/dt抑制电路吸收电容器IGBT模块熔丝罩光纤位置拨码位置PCB板安装盒输入一次插件快速熔断器无极性电力电容 图3-2 功率单元布局图功率单元壳体采用高压绝缘材料一次模压成型，保证了高电压绝缘强度和工艺一致性。主回路直流侧电容采用了专用无极性电力电容（专利技术），该电容采用特殊的进口电极绝缘材料，经专门的工艺处理，耐压高，容量大，寄生电感小，有自愈能力，发热量极低，平均寿命20年。PCB安装盒内有三块印制板:单元CPU板、触发板和测量板。PCB的设计和安装充分考虑电磁兼容方面的要求，盒内的各种引出导线分别编织成束,并设有磁环或磁夹对干扰进行抑制。见图3-11所示:触发板测量板单元CPU板PCB安装盒图3-11 PCB安装盒及安装板注：不同的项目可以根据不同的需要作相应的改动，以满足不同的应用场合。第四章 MAXF系列高压变频调速装置操作说明4.1 基本运行操作4.1.1 开机操作顺序 上电前目测检查：电动机已处于停止状态，如不在停止状态，应确定其旋转转速在10同步转速范围内，否则不应启动变频装置。所有单元旁路闸刀和工频旁路闸刀位置正确 控制柜上电，电源指示灯亮 开冷却风机 合高压开关，系统自动进行检查 检查“就绪”指示灯及报警指示灯显示为绿色，说明自检通过，系统进入“就绪”状态 按“运行”键或控制柜上的运行按钮，或远控的运行按钮启动变频装置，装置将按照设定好的参数和运行模式进入运行状态注意：如果启动变频装置之前，电动机旋转转速为反方向超过10同步转速，则变频装置启动时可能发生过流保护。如果电动机旋转转速为正方向超过10同步转速，则变频装置启动时可能发生过压保护。4.1.2 停机操作步骤 变频装置停机有软停和急停两种方法软停：按下触摸屏上的“停止”按钮，则电机按照设定好的减速曲线开始减速，直至停机。急停：按控制柜上的“停机”按钮或按触摸屏上的“紧急停机”键，可以实现立即停机。一般只有在紧急事件或故障情况下采用急停来停机。 分高压开关 停冷却风 如须关闭控制电源，须先退出触摸屏控制程序，当触摸屏提示可以关机时，关闭控制电源。注意：即使高压断路开关断开和控制电源开关关掉后，变频器柜中仍然可能存在危险电压。（例如：单元内部存在电容器储能）主控单元通电后，触摸屏最初进入开机画面“运行界面”，如图4-1所示。图4-1 运行界面在“运行界面”中，触摸屏显示了最主要的变频运行电量数据，运行和报警状态，提供对变频装置升频，降频，单步调频，运行，停止等控制。在“运行界面”的菜单中，还包括功率单元切换操作、电压参考值设定、参数设置、参数上传及口令管理等功能。在每个显示界面底部，均有用于切换到其他显示界面的操作按钮。在正常运行过程中，应将触摸屏置于“运行界面”。4.1.3 运行电量数据：“运行界面”具有电压、电流、频率、功率四个最主要的运行数据表计，它们分别是：变频器输出电压、变频器输出电流、变频器输出频率和变频器输出功率，表计提供了一目了然的指针指示，每个表计下方具有精确的数字式显示值。表计的满量程值可通过参数设定改变，参见“参数设定”的内容。4.1.4 运行和报警状态：“运行界面”右上方具有报警、故障、就绪、运行四个指示灯。无报警事件时，报警指示灯为绿色，有报警事件时，报警指示灯为红色。无故障时,故障指示灯为绿色；有故障时，故障指示灯为红色。在手动运行和自动运行时分别有对应的指示灯显示。当变频装置处于停机状态，就绪指示灯起作用，绿色表示一切就绪，可以开机，红色表示存在问题，应查看事件情况和调试界面中各单元数据是否正常；当变频装置处于运行状态，就绪指示灯将不取作用。运行指示灯表示了变频装置运行状态，绿色表示停机状态，红色表示运行状态。在“运行界面”的当前画面中，下方有一个“当前事件”窗口，表示当前发生的未浏览事件，如进入“事件查询”界面后又回到“运行界面”，则该窗口内容被清除。这样，可以在主运行界面中一目了然地掌握运行过程中是否发生新的事件（此处只显示系统运行期间最新事件）。4.1.5 装置变频调速操作：如果已经设置了正确的口令，即可对变频装置进行各种操作和设置，有关口令级别和设置情况参见“口令设置”一节。根据控制方式的不同，变频装置可以有远控运行、自动闭环运行和手动开环运行三种方式。远控运行一般通过模拟量或通讯控制变频装置运行频率；自动闭环运行则通过变频装置采集控制量自成闭环，在这两种方式下，变频装置受控于上一级系统或被控对象的变化情况，操作员不能直接改变变频装置的运行频率，在自动闭环方式下通过改变被控对象的设定值达到控制目的；而手动开环运行允许用户直接指定变频装置运行频率。用户可以在自动闭环运行和手动开环运行之间自由切换，在触摸屏上，要求输入的控制对象也相应改变，但远控运行方式必须在运行之前设置妥当，不可在运行过程中切换。用户直接指定运行频率时，只需输入“目标频率”一个数据，但还有两个相关的运行参数：升频速度和降频速度。这两个参数决定了变频装置调整频率的速度，但不宜盲目设置过快，升频速度过快将可能导致过载，降频速度过快将可能导致单元直流过压，具体情况参见第八章“参数设置”部分。 4.1.6 功率单元切换操作：MAXF系列高压变频调速装置具有单元在线更换功能，因此，用户可以完成下列多种操作：u 在线更换已出现故障的单元u 将存在故障隐患的单元切除u 将退出运行的单元恢复继续投入运行，排除偶然事件或进行故障诊断。u 投切单元进行功能试验以上操作均需用到功率单元切换，点击“单元操作”菜单项，选择“单元投入”或“单元切除”等子菜单项如图4-1所示。单元投入操作：1) 点击运行界面中“单元操作”菜单，并选择“单元投入”菜单项，于是会弹出“请输入要操作的单元号”提示。2) 点击提示框上的“确定”按钮，接下来会弹出数字输入对话框，在此对话框输入单元号并按“确定”。3) 最后弹出系统对话框，提示用户“你真想打开吗？”，按下“是”按钮表示用户确认要投入单元操作；按下“否”按钮表示用户取消本次操作；单元切除操作：1) 点击运行界面中“单元操作”菜单，并选择“单元切除”菜单项，于是会弹出“请输入要操作的单元号”提示。2) 点击提示框上的“确定”按钮，接下来会弹出数字输入对话框，在此对话框输入单元号并按“确定”。3) 最后弹出系统对话框，提示用户“你真想关闭吗？”，按下“是”按钮表示用户确认要切除单元操作；按下“否”按钮表示用户取消本次操作。由于单元操作是比较重要的，所以最后需用户核对并按确定按钮才能使操作完成。以上单元投入和单元切除操作只涉及软件操作，但实际装置运行期间单元在线更换操作是不仅为要进行单元操作（软件部分）而且要进行外围机构的配合操作，以下将详细叙述整个操作步骤：在线投入单元操作步骤：1) 先进入“调试界面”观察要投入的单元信息：直流电压是否小于1250V，交流电流是否为零，IGBT温度指示是否正常，及状态是否为8*0（但若状态为8*80，则不能投入）.2) 在满足以上条件后，则可进入运行界面。点击“单元操作”菜单，并选择“单元投入”子菜单，则系统会提示你输入正确的单元号地址。A1A5单元对应15号地址；B1B5单元对应610号地址；C1C5对应1115号地址。最后用户核对自己的操作并按“确定”按钮，操作便完成。3) 完成后再到“调试界面”，可以观测到刚才操作的单元信息中单元状态应该已变为*00，否则操作可能有问题，请与厂家联系。注意：在线更换单元操作还需操作旁路闸刀，同时必须遵循规定的步骤进行。具体步骤如下所述。在线更换单元操作步骤如下：1) 先进入“调试界面”，核对想要更换拔出的功率单元是否真的退出运行（退出运行时单元输出电压为零），如果单元未退出，则要执行单元切除操作2) 观察要更换拔出的功率单元面板上的小指示灯是否有红光指示。若有，则表示可以继续进行下面的步骤。3) 操作旁路闸刀，使单元实现物理旁路。4) 此时方可将功率单元拔出，装置不会停机。5) 将一个完好的单元插入。注意：新单元地址应与更换单元地址一致，并且插入的速度尽量快点6) 单元插入后，在“调试界面”中观察插入的新单元状态是否为8*00，否则操作可能有问题，请与厂家联系7) 在检查单元状态正常后，将物理旁路机构打开，此时方可执行单元投入操作8) 单元投入操作完成后进入“调试界面”检查操作的单元数据状态是否正常，状态代码应为*00，否则操作可能有问题，请与厂家联系4.1.7 按钮操作：在“运行界面”中还有“运行”、“停止”、“急停”、“自动运行”、“自动/手动运行”、“单步升速”、“单步降速”等按钮。他们用于起停变频装置、切换运行方式、或单步改变运行速度。当变频装置在运行状态时，“运行”按钮无效，在停止状态时，“停止”和“急停”按钮无效，在自动运行状态时，“单步升速”、“单步降速”和“输入频率”按钮无效，在手动运行状态时，“设目标值”按钮无效，在自动运行状态下，面板上的“升速”和“降速”按钮调节的是被控制量的设定值，在手动运行状态下，面板上的“升速”和“降速”调节的是频率。当变频装置设置为远控运行时，“自动/手动运行”、“单步升速”、“设目标值”和“单步降速”按钮均无效，此时变频装置的控制方式通常有两种：u 模拟量控制（例如420mA）u 通讯控制（例如RS485）当变频装置设置为自动运行或手动运行，还可以有多种控制方式：u 在触摸屏上直接改变设定值或运行频率u 就地操作按钮改变设定值或运行频率u 在远方用按钮改变设定值或运行频率操作“单步升频”可以使设定值或频率步进增加，点击“单步降频”可以使设定值或频率单步减少。4.1.8运行操作方法：按“输入频率”按钮，表示手动运行时用户想改变电机运行频率，其变化速度可在运行参数中设置。自动运行方式时此按钮无效。按“单步升频” 按钮则电机点动升速。自动运行方式时此按钮无效。按“单步降频” 按钮则电机点动降速。自动运行方式时此按钮无效。按“设定管压” 按钮，表示自动运行时用户想要改变当前母管压力值，其单位为Kpa，手动运行方式此时无效。同时还显示管压当前值。手动运行方式时此按钮无效。按“运行” 按钮：用来启动变频装置。变频装置会根据参数设置运行到指定频率（手动运行方式启动）或运行到指定设定值工况（自动运行方式启动）。按“停机” 按钮：电机按设定的减速曲线减速直至停机。按“自动/手动” 按钮：用来改变当前运行方式，在自动和手动间切换。按“紧急停机” 按钮：按下此键会弹出一核实对话框。操作员确定后装置立即关闭变频器输出。按“实时曲线” 按钮，进入实时监控界面查看当前运行负荷总体情况及各种电量显示，例如功率因素、有工功率、视在功率、三相电压、电流等。按“调试界面” 按钮，进入调试显示界面查看整个装置中运行各功率单元电量显示及状态代码，细心观察，可以发现各运行单元可能存在的隐患，比如说IGBT温度等。按“事件查询” 按钮，如有新的事件，则面板报警红灯亮，用户要到事件查询界面确认后再回到“运行界面”报警绿灯亮。此界面记录了一些当前一段时间的运行事件，在此界面中按下“报警状态复位”按钮可以清除当前显示的事件。按“负荷管理” 按钮，进入负荷管理界面。按“报警状态复位” 按钮系统进入自检，停止状态时有用，运行状态时不起作用。4.2实时曲线操作点击“实时曲线”，可以进入MAXF高压变频调速装置运行的实时曲线监控画面，此界面给用户显示变频装置当前运行电量和系统负荷 变化曲线。如图4-3所示，在其底部一排按钮可以方便用户切换到其他界面，其作用与运行界面中所述一致。4.2.1 当前状态显示：在界面的左方罗列了系统有关电量参数的当前状态,包括变频器输出频率、输出电压、输出电流、输出视在功率、输出有功功率和功率因素。通过这些数据的显示用户可以实时观测到各项电量值以及变化的趋势，可以更进一步了解变频装置的输出负载情况。4.2.2 指示灯显示：与“运行界面”类似，在实时曲线界面上同样有就绪，报警，故障，运行等指示灯的显示。如有新的报警事件发生，则报警灯变为红色，只有当用户到事件查询界面确认后，该指示灯才变为绿色。一般建议：如有较重要报警用户应当及时进行解决，否则会有隐患。4.2.3 运行负荷曲线：在装置的运行过程中，该界面设计有功率随时间的实时曲线，用户可以实时观测运行过程中的输出功率的变化情况，该曲线的纵坐标量程（功率）可以用参数设置改变。具体请参见电机参数设置。4.3 事件查询MAXF高压变频调速装置具有事件记录和查询功能，在运行的过程中，实时记录有关的操作事件、运行异常事件、运行报警事件和故障事件。在“事件查询”界面中可以查看和操作这些事件记录，包括有事件代码、事件名称、发生时间以及一些分析建议。同时本软件还将装置投运后的所有事件记入运行数据库，最多可以存入20年的运行事件。这样可以让用户和厂家了解此装置自投运来的运行轨迹。在“运行界面”中，如果发生事件，界面下方出现红色代码，此时可进一步进入“事件查询”界面以查得详细情况。此外，本使用手册中还附有所有事件代码的解释表，用户可以对照代码查出相应的事件。图4-2实时曲线界面4.4 负荷管理系统在运行过程中实时记录输出功率数据，并以数据库的形式进行保存，因此，用户可在“负荷管理”界面中查看过去一定时间内的负荷曲线，而该时间段是可以改变的。此外，程序还提供该时间段内负荷曲线的积分，即电度表功能，也就是这段时间内的总用电量。这对节能运行具有一定的指导作用。4.5 口令设置MAXF高压变频调速装置设操作员、管理员和调试员三级口令，他们有不同的操作管理权限：操作员只可以对变频装置进行运行操作，不能进行参数设置；管理员既可以对变频装置进行运行操作，也可以进行参数设置；调试员级别最高，可以对装置进行硬件一级的设置以及最低层参数的设置。如果在没有设置操作员口令的情况下操作触摸屏，系统将弹出“只有具有工程师资格人员方可操作”的对话框，如图4-3所示：图4-3点击菜单中“设操作员口令”，弹出“请输入通行口令”的对话框如图4-4所示，图4-4点击“输入口令”后，在“数字输入用对话框”中输入正确的口令，按“确认”后才得到认可。对于“设管理员口令”，“设调试员口令”的使用方法类似“设操作员口令”的操作步骤，只是针对“操作员”，“管理员”，“调试员”所拟定的口令号是不同的。如操作结束，可点击“设置口令无效”，则前一次设定的口令被取消，若需要再次操作，必须重新设置口令。4.6 功率单元更换4.6.1 功率单元地址设置方法 每个功率单元有一个地址设置拨码，在单元PCB壳顶部即可进行设置，不必打开壳体。具体位置参见“装置结构”一章。拨码由6位组成，用以区分A1-An,B1-Bn,C1-Cn共计3n个功率单元，6位拨码从第一位至第六位，每位有ON和OFF两个状态。6KV，15个功率单元的地址设置方法如下表4-1：表4-1 单元地址拨码设置4.6.2 功率单元更换断电状态下更换功率单元步骤：1) 解锁单元并闭合物理旁路闸刀，拔出待更换的功率单元，卸下面板接地线,拔出单元光纤，取下功率单元；2) 设置新单元地址；3) 将新的功率单元放入滑道，连接面板地线，插入单元光纤，将单元插入到位，断开物理旁路闸刀并锁定单元。注：断电状态下更换功率单元后，如不能立即上电试验，应在下一次上电时留意该单元的上电状态和初始运行状态。在线更换功率单元步骤：高压安全注意在线更换功率单元时必须有专人监护，做好适当的防护措施，并严格遵守相关的高压操作规程。1) 确认欲更改的功率单元已经进入切换状态（电子旁路动作）；一是检查触摸屏单元状态码是否确为8*，否则不能在线更换。如果认为某个处于运行状态的单元存在故障隐患，需要在线更换时，可在触摸屏上人为切除该单元后进行；2) 打开柜门，确认指示灯后，操作对应的物理旁路闸刀，解锁单元并旁路该单元（拔出）；3) 将单元拔出，卸下单元面板地线，拔出单元光纤，注意将面板地线头子和光纤头子放置在外部，不能碰及上一个单元或下一个单元的元件，取下功率单元；4) 设置新单元地址；5) 将新单元放入滑道，连接面板地线，插入单元光纤，将单元快速推入到位；6) 检查触摸屏新