Zinvert系列智能高压变频调速系统用户手册.doc

Zinvert系列智能高压变频调速系统 用 户 手 册 广 州 智 光 电 机 有 限 公 司 GUANGZHOU ZHIGUANG POWER ELECTRONICS Co Ltd 2004年7月 1 目目 录录 前言 3 第 1 章 安全须知 4 1 1 标志约定 4 1 2 安全规则 4 第 2 章 简介 7 2 1 产品特点 7 2 2 应用领域 8 2 3 功能简介 8 第 3 章 技术参数与规格型号 10 3 1 系统型号说明 10 3 2 组件与配置 10 3 3 选型与外形尺寸 11 3 4 产品通用技术参数 12 第 4 章 系统组成结构与工作原理 14 4 1 系统组成与原理 14 4 2 控制系统 15 第 5 章 操作 17 5 1 运行前准备工作 17 5 2 启动 17 5 3 改变频率给定值 17 5 4 减速停机 18 5 5 断电 18 5 6 自由停机 18 5 7 运行状态监视 18 5 8 变频调速系统运行到旁路运行的转换 如果选配旁路柜 19 5 9 旁路运行转换到变频调速系统运行 如果选配旁路柜 19 5 10 变频调速系统检修 19 第 6 章 人机接口和参数设置 21 6 1 显示与键盘介绍 21 6 2 基本界面显示和操作 22 6 3 液晶显示和面板按键具体操作方法 24 6 4 控制器功能参数列表 38 第 7 章 变频调速系统接口 42 7 1 变频调速系统基本接口 42 7 2 控制器基本I O信号接口表 42 第 8 章 安装说明 48 2 8 1 安装的安全注意事项 48 8 2 地基 空间和周围环境的要求 48 8 3 高压部分安装 48 8 4 设备接地 49 8 5 辅助电源及电缆 49 8 6 控制信号用电缆 50 8 7 电缆布线 50 8 8 机械安装 50 8 9 电气安装 51 第 9 章 调试 54 9 1 调试常规预备工作 54 9 2 调试人员配合 54 9 3 验收 54 第 10 章 维护 55 10 1 安全须知 55 10 2 维护的标准程序 55 10 3 维护计划 56 10 4 维护项目 57 10 5 维护日志 58 第 11 章 故障的检测与排除 59 11 1 故障分类 59 11 2 故障指示 59 11 3 故障记录 59 11 4 故障检测的标准程序 59 11 5 报警和故障信息及其可能原因 处理解决措施 60 11 6 单元旁路 60 11 7 工频旁路 61 第 12 章 运输 存储 处理和循环利用 70 12 1运输和存储过程环境要求 70 12 2 包装 70 12 3 装载和拆卸 70 12 4 存储及及其条件 70 12 5 备件 71 12 6 临时停运 71 12 7 包装材料和废件的处理 71 第 13 章 其它 73 13 1 质量保证 73 13 2 用户定货须知 73 3 前前 言言 感谢贵公司选用广州智光电机有限公司的ZINVERT系列智能高压变频调速系统产品 广州智光电机有限公司推出的新一代高性能ZINVERT系列智能高压变频调速系统是一种集电机技术 微电子技术 光电通信技术 计算机技术 自动化控制技术等为一体的高新技术产品 可应用于多种 领域 在各种复杂场合均能满足高压电机的变频调速及节能的要求 该产品通过 功率裂变 与高压 再生 技术 电池组 技术 直接带动高压电机 具有对电网污染小 输出谐波小的优良特性 各项技术指标严格符合相应标准最严酷要求 无需额外加装滤波装置即可适配各种电机 用户采用 ZINVERT系列高压变频时无需更换原有电机 广州智光电机有限公司可为用户提供智能高压变频调速系统从选型 现场安装与调试 外围技术 配套到现场验收等全套的技术支持 并可提供节能方案和多种成熟的现场技术解决方案 同时公司的 高压大功率变频调速试验室还可为广大用户单位研究应用各类高压变频调速控制系统的可行性提供试 验条件 并为各单位学习 了解和掌握高压变频调速系统的运行性能提供培训条件 欢迎与我们联系 我们将不断努力 创造更好的技术 奉献更好的产品 提供更加周到的服务 与您一起为变频调速技 术和节能事业做出更大的贡献 ZINVERT 系列产品包含广州智光电机有限公司多项专利技术及公司独创 STT 算法 任何仿制都 将受到本公司的追究 未经允许本手册不得复制 为了使您方便有效地使用我公司的产品 能够在最短的时间内了解产品的基本原理和使用方法 请您在操作该产品之前仔细阅读此用户手册 4 第第1章章 安全须知安全须知 ZINVERT系列智能高压变频调速系统是一种高压设备 设备内部带有危险的高电压 同时一些部 件因长时间运行发热而温度升高 直接触摸会灼伤人体 当您对设备进行操作 维护和现场查看时 请严格遵守本手册的要求 任何不正确的操作都可能导致人身伤害或设备损坏 当按本手册的指导进行定位 安装 连线 维修时 设备是安全的 1 11 1 标志约定标志约定 危险 如果你忽视它或处理不当 可能造成人身伤害甚至死亡 警告 存在危险的情况 忽视它 将会造成人身伤害或严重损坏设备 1 21 2 安全规则 安全规则 1 2 1 总体要求总体要求 危险 产品技术规格要求必须严格遵守 只有接受培训并获得资质的人员 才能对变频调速系统进行安装 操作 维护和调试 1 2 2 有关安装有关安装 危险 变频调速系统应该安装在阻燃物上 如金属支架 水泥地面上 变频调速系统的柜体内和附近不要放置易燃物品 包括设备图纸 说明书等 警告 移动 运输和放置设备时 设备放置位置要水平 平整 起吊设备时 要保证起吊设备的力量足够 起落过程要平缓 不要将线头 纸片 金属屑 工具等异物掉 留 在变频调速系统装置内 变频调速系统的组件受损时 请勿投入安装和运行 必须在必要位置安装防护栏 标有高压危险标志 设备运行中不得将其移走 5 1 2 3 有关配线有关配线 危险 必须严格按照说明书技术要求和国家标准配置接地线 配线作业必须由专业电工进行 必须确认没有任何电压的情况下 才能进行作业 输入和输出电缆的接线要按照指示 不得接错 否则可能造成设备的损坏 确认输入电源符合产品技术指标要求 输入 输出线要符合绝缘 容量等要求 1 2 4 有关操作运行有关操作运行 危险 控制柜与其它柜体采用光纤隔离技术 不存在高电压 但也必须是经过培训的授权人员方 能进行操作 对进线柜 移相变压器柜 逆变功率柜或旁路柜的操作必须遵守高压操作规程 保持一只 手操作 并穿绝缘靴 戴绝缘手套 现场必须有另外一人监护 本产品的进线柜 移相变压器柜 逆变功率柜或旁路柜均属高压危险区域 在通电情况下 绝对不能打开柜门进行作业 系统设置有闭锁装置 当设置开启断电恢复再启动功能时 必须确认再启动不会危及人身 设备安全 输入主电源接通时 即使变频调速系统处于停机状态 变频调速系统的端子仍然带电 不 要触摸 警告 禁止在运行时断开风扇电源 这样会导至过热损坏系统设备 不得采用接通和断开输入电源的方式 来控制变频调速系统的运行和停止 上下电顺序应遵循 启动时先开控制电源再接通高压电源 停机时先停稳电机 再断开高 压电源 然后断控制电源 运行当中用户应随时监视负载运行情况 不正常时应及时停机 应保证系统安装的室内有良好的通风 维持环境温度在 5 45oC范围内 1 2 5 有关维护和部件更换有关维护和部件更换 危险 在不能确认没有电压和温度不高的情况下 请不要接触柜体内的任何部分 必须在高压电源停电30分钟 并确认各单元逆变箱上的放电完毕指示灯点亮后 才能对变 6 频调速系统进行维护检查 维护检查和部件更换必须由符合资质要求的人员进行 应该经常检查接地电阻是否符合设备运行的要求和国家标准的要求 接地电阻不符合要求 可能会造成危险 当系统停机 需要对高压电机或风机水泵等负载进行检修维护时 应确保高压变频调速装 置旁路柜中的所有隔离刀闸处于断开位置 当系统持续运行 需要对备用电机或负载等进 行检修维护时 应在备用电机侧做好安全措施 警告 产品采用强迫风冷 使用过程中会聚集灰尘等杂物 请定期进行清理 产品经过一段时间的运行后由于机械震动可能引起电气接触部件的松动 引起接触不良 严重时可能损坏元部件及整机 使用一段时间后需要进行维护和清理检查 避免造成损 失 应该形成记录设备运行状况的制度和应用维护制度 1 2 6 有关废弃有关废弃 警告 废弃的元 部件 请按照工业废物处理 1 2 7其它其它 危险 变频调速系统对心脏起搏器有影响 在进入变频调速系统的房间地方安装一个适当警告信号 我们会对每一位涉及到 ZINVERT 的安装 调试 操作和维修的人员进行一定的技术培训 并且 使每一位相关人员对本手册的安全内容进行深入的学习和理解 安装变频调速系统和调试与维护变频 调速系统一样 所有的相关人员必须对一般的安全规则 和标准的中低压电气设备安装安全规则有一个 全面的了解 此外还必须严格遵守本手册所介绍的安全知识 7 第第 2 2 章章 简介简介 2 1 产品特点产品特点 ZINVERT系列智能高压变频调速系统适用于标准中压 3kV 6kV 10kV 三相交流电动机 具有以 下的特点 2 1 12 1 1 输入谐波小输入谐波小 ZINVERT 系列智能高压变频调速系统在电源侧采用多达 18 重化 对 3kV 系统而言 36 重化 对 6kV 系统而言 或 48 重化的 对 10kV 系统而言 整流技术 电网侧谐波污染小 功率因数高 符合 GB 14549 93 标准和 IEEE std 519 1992 电能质量标准对电压 电流谐波失真度的要求 无需功率因 数补偿及谐波抑制装置 对同一电网上用电的其它电气设备不产生谐波干扰 2 1 22 1 2 高功率因数高功率因数 ZINVERT 系列智能高压变频调速系统在全速范围内维持高功率因数达0 95以上 减少由于功率因 数太低而引起的设备的利用率和功率因数补偿问题 2 1 32 1 3 高效率高效率 ZINVERT 系列智能高压变频调速系统具有 95 的高效率 远高于传统类型调速的系统 2 1 42 1 4 输入电压适应性强输入电压适应性强 电网输入侧电压在 15 15 范围内波动时 通过电压波动补偿算法来自动补偿输出 保证额 定输出 网侧电压在 65 额定值至 120 额定值内不停机 保证电机持续运行 2 1 52 1 5 输出谐波小输出谐波小 ZINVERT 系列智能高压变频调速系统输出侧采用多重化的正弦脉宽调制SPWM技术 输出谐波非常 小 无需输出滤波装置即可适配各种电机 输出电压失真度低 电流谐波含量少 不增加电机的运转 噪音 避免电机额外发热 减小转矩脉动 减少设备上的机械应力 2 1 62 1 6 高可靠性 维护方便高可靠性 维护方便 ZINVERT 智能高压变频调速系统功率回路采用的IGBT功率模块 具有较大的电压裕度 IGBT 模块 的触发与过流保护采用专用驱动模块电路 具有高可靠性 控制器采用双DSP及大规模集成电路技术 工业级机箱设计 可靠的电磁防护功能 集高压变频调 速控制和专业的电机保护功能于一体 成套系统具备完善的故障定位和保护功能 针对电机和电缆可 能发生的相间短路和单相接地故障 特殊设计了三重防输出相间短路功能和过电压抑制器 产品更安 全可靠 首家通过国家权威机构检测包括输出相间短路保护在内的所有保护功能 ZINVERT 智能高压变频调速系统采用模块化设计 结构工艺设计完善 单元组件具有互换性 若 出现故障 可使用简单工具在几分钟内进行更换 成套装置具备安全的保护和五防功能 功率单元自动旁路技术 使智能高压变频调速系统能够带故障运行 从而大大增加了系统的可靠 性 适用于电厂等高可靠性要求的场合 2 1 72 1 7 断电恢复再启动断电恢复再启动 电网瞬时停电或发生瞬时可恢复性故障后 在允许运行的条件恢复后 允许等待的时间长度可由 用户自行设定 ZINVERT 智能高压变频调速系统可自动搜索电机转速 实现无冲击再启动 保证电机 运行的持续运行可靠性 避免不必要停机造成的损失 8 2 1 82 1 8 软启动 无冲击电流软启动 无冲击电流 ZINVERT 智能高压变频调速系统对电机进行软启动 具有线性和二次方曲线形式来控制电压 频率 比 每种曲线形式有多条曲线供用户选择 起动时间由用户设定 内部设有加速过流限速功能 以确 保电机启动的冲击电流 保证电机的安全运行 延长其使用寿命 启动过程自动搜索电机转速 停机 前不必保证电机停转 能够实现对电网和电动机无过流冲击的快速启动 2 1 92 1 9 降低电机磨损降低电机磨损 节省维护费用节省维护费用 风机 泵类等负载使用ZINVERT 系列智能高压变频调速系统降低电动机转速来调节输出 不仅能 达到节能的目的 而且也大大降低电动机及其负载的机械磨损 为用户节省维护费用 2 1 102 1 10 节能效益明显节能效益明显 使用ZINVERT 系列智能高压变频调速系统可自动调节电机转速与负荷匹配 达到节能的目的 对 于风机和泵类负载 功耗与电机转速成立方关系 如果电机运行在90 额定转速 其功耗即可降至 70 当电机运行在80 额定转速 其功耗即可降至50 2 1 112 1 11 扩展性强扩展性强 产品设计具有丰富的模拟和数字量I O接口 可内置PLC 与各种自动化设备和系统接口 满足各 种现场不同的需求 远方频率给定信号具备断线报警和保护功能 2 1 2 1 1212 人机界面功能丰富人机界面功能丰富 大面积液晶汉化显示 设置 显示 操作功能丰富 人机交互友好 具备虚拟示波器功能 高达 128 点 周期的数据采集和快速傅立叶变换 实时刷新频谱分析可实时显示输入输出交流电压 电流波 形和并进行实时谐波分析 2 22 2 应用领域应用领域 ZINVERT系列智能高压变频调速系统主要应用于风机 泵类等通过调速控制大量节能的负载场合 具体应用如下 火力发电 火力发电 引风机 送风机 吸尘风机 压缩机 给水泵 灰浆泵等 冶金采矿 冶金采矿 引风机 通风风机 吸尘风机 泥浆泵 除垢泵 离心进料泵等 石油化工 石油化工 引风机 气体压缩机 注水泵 潜油泵 主管道泵 锅炉给水泵 卤水泵 混合器 挤压器等 水泥制造 水泥制造 窑炉引风机 生料研磨引风机 压力送风机 主吸尘风机 冷却器吸尘风机 冷却器 排风机 预热塔风机 分选器风机 窑炉供气风机等 供水 污水处理 供水 污水处理 污水泵 清水泵 净化泵 生物粗处理塔泵等 其他 其他 传动机械装置 风力涡轮机 风洞等 2 32 3 功能简介功能简介 2 3 12 3 1 频率设定频率设定 运行频率设定方式包括 可选 LCD 面板设定 控制柜电位器设定 外部 4 20mA 或 0 10V 模拟信 9 号输入给定 开关量频率升降给定等多种给定方式 2 2 3 23 2 运行方式运行方式 闭环控制 检测回路获得被控制量的实际值 与设定值比较 得到偏差信号 偏差信号经过 PID 调节来控制频率控制信号 调节电机转速达到被控制量的调节 使之与设定值一致 开环控制 选择开环控制 频率控制信号由 2 3 1 中所述方式给定 按照恒压频比方式控制电机 运行 2 2 3 33 3 控制方式控制方式 本地控制 利用系统控制器上的键盘 控制柜上的按钮 电位器旋钮等就地控制 远方控制 系统提供数字和模拟输入接口 由 DCS 实现控制 2 2 3 43 4 断电恢复再启动功能断电恢复再启动功能 电网瞬时停电并短时 允许等待 0 1 秒 30 秒的时间长度可由用户自行设定 恢复后 ZINVERT 智能高压变频调速系统能自动搜索电机转速 实现无冲击再启动至设定转速 无需等到电机完全停止 后再启动 保证负载的连续稳定运行 2 2 3 53 5 旁路功能 旁路功能 智能高压变频调速系统可提供工频旁路和单元自动旁路功能 提高系统的运行可靠性 工频旁路 可以自动或手动投切 需在订货时说明 2 2 3 63 6 参数设定功能 参数设定功能 可以设定转矩提升 U f 加速曲线以适应不同的负载情况 可以设定多达 3 个共振频率躲避区域 可以按现场情况需要设定电机保护参数 输出量功能定义设置等 2 2 3 73 7 故障报警与查询功能故障报警与查询功能 具有故障报警和故障查询功能 提高故障排除效率 为用户维护提供方便 2 2 3 83 8 运行状态记录与显示运行状态记录与显示 ZINVERT 系列智能高压变频调速系统具有自动记录运行状态和进行显示的功能 并对显示数据分 类 方便日常维护 同时可通过串行通信与上位机连接 将运行状态信息上传到上位机 对记录数据 进行分析 报表打印等 2 2 3 93 9 其他功能 其他功能 联动控制 ZINVERT 系列智能高压变频调速系统可以根据用户需要提供联动控制功能 控制生产 流程中其他部件 元件寿命检测 ZINVERT 系列智能高压变频调速系统可以实现对系统运行时间的记录 根据系统 运行时间 以及通过专用软件对各单元内部电容器容量的检测 估算风机 电容器等元件的使用寿命 方便用户的运行和维护 10 第第 3 章章 技术参数与规格型号技术参数与规格型号 3 1 系统型号说明系统型号说明 ZINVERT XXXX XX 控制程序识别 A Z 及 0 9 两位数 用户选型不需考虑 安装形式 Y 表示 一 字型排列 B 表示背靠背安装 电压等级 03 表示 3kV 系列 06 表示 6kV 系列 10 表示 10kV 系列 额定容量 单位 kVA 产品结构形式 nH 表示 n 级 H 桥级联 产品应用对象 S 表示同步电机 A 表示异步电机 广州智光电机有限公司智能高压变频调速系统 示例 广州智光电机有限公司生产的额定电压为 6kV 额定容量为 1250kVA 的智能高压变频调速 系统 6 级 H 桥级联拓扑方式 适配电机为异步电机 采用 一 字排列安装形式 控制程序版本为 A10 型 其型号为 ZINVERT A6H 1250 06YA10 3 2 组件与配置组件与配置 ZINVERT 智能高压变频调速系统的主体结构示意图 一 字排列安装形式为例 见图 3 1 旁路柜变压器柜功率柜及控制柜 图 3 1 智能高压变频调速系统外形图 ZINVERT系列智能高压变频调速系统配置见表3 1 表3 1 ZINVERT系列智能高压变频调速系统配置 组件名称数量备注 变压器柜1 功控柜1功率柜与控制柜组合 为背靠背结构 旁路柜1可选 连接电缆1套内部电缆 技术文件1用户手册及必要的图样资料 11 主要组件为 旁路柜 根据需要选用 该组件在系统故障情况下将电机切换至工频电网 执行旁路功能 变压器柜 装有移相整流变压器 为各个功率单元提供交流输入电压 功率柜 装有模块化设计的多个功率单元级联式的逆变主回路 向电机提供变频调速之后的输出 电压 控制柜 装有主控部件 控制变频调速系统的工作并处理通过采集获得的数据 具备各类数据通 信和 DCS 控制接口功能 3 3 选型与外形尺寸选型与外形尺寸 各规格ZINVERT成套装置选型与外形尺寸详见表3 2 表3 2 ZINVERT成套装置选型规格与外形尺寸 电压 系列 容 量 KVA 适配电机 kW 输出电流 A 尺寸 mm 长 宽 高 重 量 kg 28022054 35528068 40031577 50040096 2700 3500 1200 24803500 6000 630500121 800630154 1000800195 3kV 系列 12501000240 4000 5100 1200 24806500 8500 31525030 40031539 50040048 63050061 80063077 2700 3900 1200 24805000 7500 100080096 12501000120 16001250154 20001600192 6kV 系列 25002000240 4500 6000 1200 24808500 11000 31525018 40031523 50040029 63050036 80063046 100080058 1250100072 3500 4500 1200 24805500 8500 1600125092 20001600115 25002000145 31502500182 10kV 系列 40003150231 5400 7600 1500 24809500 13000 12 注 外形尺寸不包括旁路柜 配电柜等选件 厂方保留对产品修改的权利 根据用户的要求和选件的不同 尺寸和重量均会有相应变化 表中列出的变频调速系统重量为对应容量为上限的变频调速系统重量 小于上限值的变频调速系 统重量略轻一些 厂家产品升级后产品的性能和外形尺寸会发生变化 请恕不另行通知 3 4 产品通用技术参数产品通用技术参数 表 3 3 给出了 ZINVERT 系列智能高压变频调速系统产品的通用技术参数 表 3 3 ZINVERT 系列智能高压变频调速系统产品参数表 电压 等级 3kV 6kV 10kV 过载能力100 额定电流连续 130 额定电流 1min 180 额定电流 0sec 电压SPWM 叠加波形 标准正弦 0V Un 标称额定输出电压值 连续可调 频率0 50HZ 或 0 60Hz 可调 频率分辨率0 01Hz 输 出 电流谐波 THD小于 2 满载时 相数 频率三相 50 60Hz 允许频率波动频率 5 5 波动电压波动电压 15 15 以内正常运行 15 35 降额连续运行 功率因数 0 96 20 负荷以上 输 入 电流符合国家标准 GB 14549 93 及 IEEE 519 1992 电能质量标准的要求 系统控制器TI 公司电机控制专用 DSP 芯片 控制电压AC220V DC220V AC380V 交流电源为三相电源 功率 10kVA 启动频率0 1 10Hz 可设定 输入 输出接口16 数字量输入 16 数字量输出 2 模拟量输入 2 模拟量输出 4 20mA 或 0 5V 10V 信号 通讯接口RS232 RS485 CAN 网络 信号隔离方式光电隔离 控制信号传输光纤传输 编码转换 精度频率稳定精度 0 1 电压精度 2 效率额定输出时 97 额定输出 20 88 时 95 转矩提升 10 额定电压 可设定 加减速时间0 3000sec 可设定 瞬时掉电再启动再启动方式可选 等待时间 0 1 30 秒 可设定 PID 功能手动设定参数值 P 2 850 I 0 5 350sec D 1 200sec 自整定内置 PLC 采用自适应模糊控制 智能调节 系统响应速度快 精度高 稳定性好 PID 参数自动调节 大大简化了现场调试工作量 最小分辨率传感器量程 1 控 制 稳态精度由设定精度误差及传感器精度决定 运转操作面板按键 远端开关指令控制 频率设定面板设定 远端电流模拟控制 运 转 运转状态输出故障 报警接点输出 13 LED 显示运行状态 信号指示 数码管显示输出频率 电压 电流 功率 可选其一 显 示LCD 显示输出频率 电压 电流 功率 功率因数 输入电压 电流 功率 功率因 数 故障 报警及其记录 参数设定 波形显示 谐波分析等 防护措施电磁五防 闭锁 内部接地电阻 0 1 安全 防护 接地网电阻要求用户系统地网电阻 4 保护功能过流 短路 接地 过压 欠压 过载 过热 电动机过载 缺相 IGBT 击穿或短路 单元故障等 故障切换系统旁路切换功能 单元旁路功能 噪声电磁噪声小于 70dB 总噪声小于 90dB 使用场所室内 海拔 1000m 以下 无腐蚀性 爆炸性气体 灰尘 无阳光直射 温度 湿度温度 5 45oC 湿度 20 90 变化率 5 h 无凝露 振动10 150HZ 0 5g 以下 环 境 存放条件 20 70oC 外壳防护等级IP20 冷却方式风冷 14 第第4章章 系统组成结构与工作原理系统组成结构与工作原理 ZINVERT系列智能高压变频调速系统采用功率单元串联技术解决器件耐压问题 级间SPWM信 号移相后叠加 提高了输出电压谐波性能 降低输出电压的dv dt 通过电流多重化技术提高输入侧谐 波性能 减小对电网的谐波污染 主控制器采用双数字信号处理器 DSP 可编程门列阵 CPLD和 FPGA 为核心 配合数据采集单元 单元控制器和光纤通信回路以及工艺控制需要可选的可编程逻 辑控制器 PLC 构成控制系统 4 1 系统组成与原理系统组成与原理 ZINVERT系列智能高压变频调速成套系统主要由 整流变压器 功率逆变柜及控制柜组成 实际使用时 还可按用户要求配套旁路切换柜 4 1 1 整流变压器整流变压器 整流变压器副边绕组相互隔离 并采用移相延边 三角形接法 保证系统工作在 20 负载以上时电网侧 功率因数保持在 96 以上 4 1 2 功率单元电气原理功率单元电气原理 功率单元主要由三相桥式整流器 滤波电容器组 IGBT逆变桥 H桥 构成 同时还包括功率器件驱动 保护 信号采集 光纤通讯等功能组成的控制电路 通过控制IGBT的工作状态 输出PWM电压波形 其电气 原理如图4 1 所示 单元输出电压如图4 2所示 4 1 3 功率单元的串联功率单元的串联 ZINVERT系列智能高压变频调速系统是由多个功率单元经过移相串联而成 电压叠加原理类同于 电池组叠加 技术 以6kV每相六单元串联为例 如图4 3所 示 每个功 率单元输出交流有效值Vo为577V 相电压达到3464V 线电压为6000V 输出相电压波形如图4 4所示 L L R R K A B C U V RD RD RD D1 D2 D3D5 D4D6 C1 C2 R1 R2 信号采集 功率器件驱动 光纤通信 保护等 图 4 1 系统功率单元图 图 4 2 单元 PWM 输出 C Vo Vo Vo Vo Vo Vo Vo Vo Vo Vo Vo Vo Vo Vo Vo Vo Vo Vo Vo 577V 相电压 3464V线电压 6000V A B 图 4 3 6kV 系统输出电压叠加示意图 15 4 2 控制系统控制系统 ZINVERT系列智能高压变频调速系统的控制采用开环恒压频比控制 主控制部分以双数字信号处 理器 DSP 为控制核心 辅以可编程逻辑器件 CPLD FPGA AD采样和模拟输入输出单元 数 字量输入输出接口 由液晶 LCD 显示器 LED指示和键盘组成的人机界面 单元的控制部分以可 编程逻辑器件为核心 配合专用的IGBT驱动和保护模块和检测回路 主控制部分和单元控制部分的控 制信号通过光纤进行信号传输 有效避免电磁干扰 增强系统的可靠性 4 2 1 控制策略控制策略 调速范围较大的特点 而对于风机 泵类负载 这种控制方式提供了足够高的精度 专门设计的 单元直流母线检测回路 能够实时提供各个单元的直流母线电压值 及时修正调制系数 进一步提高 控制性能 根据异步电动机的稳态数学模型 只要保证电动机反电动势和定子频率比值恒定 就可以使电机 运行在额定磁通的情况下 达到效率最优点 同时 在忽略定子电阻和漏感的情况下 电机的反电动 势等于定子机端电压 由于反电动势难以直接控制 所以在近似的情况下 采取保证机端电压和定子 频率比值恒定的策略 ZINVERT系列智能高压变频调速系统在恒压频比控制的基础上 提供两种类型 直线和二次方曲线 功能参数F09设置选择 V F曲线 两种基本的V F曲线见图4 5所示 由用户根 据现场情况设置功能参数 参见第6章 人机接口和参数设置 选择合适的V F曲线 以补偿定子电压 并能根据负载类型选择效率更优的曲线 如果设置F06 F05 那么当电机定子频率超过额定频率时 电压不再上升 保持额定输出电压不变 输出电压 输出频率 F F0 06 6 最最高高输输出出线线电电压压 F F0 05 5 额额定定线线电电压压 F F0 04 4 基基本本频频率率 F F0 03 3 最最高高输输出出频频率率 二次曲线 直线 F F1 10 0 转转矩矩提提升升 图4 5 三种基本的V F曲线 4 2 2 掉电再启动掉电再启动 交流输入供电母线电压瞬时失电 如母线切换 电网故障等引起 是比较常见的情况 ZINVERT 智能高压变频调速系统充分考虑到这种情况 专门设计了掉电再启动功能 可设置最长等待时间为30 秒 功能参数代码H03 在电压恢复正常后ZINVERT系列智能高压变频调速系统可自行再启动高压 电机 启动电流平滑无冲击 对于不同的应用场合 用户可根据自身电网情况合理设置最长可能掉电 时间 也可通过设置 功能参数代码H02 取消此功能 4 2 3 旁路功能旁路功能 手动工频旁路 ZINVERT 系列智能高压变频调速系统设计有工频旁路接线原理如图 4 6 所示 图 4 4 输出相电压波 形 16 当变频调速系统系统发生故障停机或对变频调速系统进行检修时 分开 K1 K2 闭合 K3 具体操作 请参阅 5 7 变频调速系统运行到旁路运行的转换 电动机直接接电网工频运行 负载调节控制系统 同时切换回传统的风门和阀门等控制方式 通过工频旁路功能 提高整个系统的适应能力 保证用户 负荷的连续运行要求 ZINVERT高压变频系统 M 6kV 10kV高压电缆进线 K1 K2 K3 图4 6 标准配置旁路柜的工频旁路接线原理 自动工频旁路 自动工频旁路接线原理如图4 7所示 用真空接触器取代隔离刀闸 变频调速系 统故障停机或需要进行检修时可自动分开J1 J2 闭合J3 具体操作请参阅5 7 变频调速系统运行到 旁路运行的转换 电动机直接接电网工频运行 负载调节控制系统同时切换回传统的风门和阀门等 控制方式 为保证检修时的安全也可在图4 7的基础上增加隔离刀闸 在检修时形成明显的断开点 保证设备及工作人员的安全 图4 7 自动工频旁路接线原理图 单元旁路 ZINVERT系列智能高压变频调速系统还设计有功率单元旁路功能 如图4 1 变频调速 系统功率单元图中所示的短路开关K 作为旁路开关 当某个单元发生单元过热 单元短路故障 单 ZINVERT高压变频系统 M 6kV 10kV高压电缆进线 K1 J2 K3 J1 K2 J3 K4 17 元充电故障时 控制系统自动将功率单元中的接触器K闭合 从而封锁这个单元 同时将与其不同相 的同级其它两个单元输出旁路短接 而其它级的其它功率单元仍输出 保证系统在一定的带载能力下 系统允许旁路一级单元 继续运行 18 第第 5 章章 操作操作 如果不遵守第一章 安全须知 的指导 进行操作是很危险的 只有接受培训并获得资质的人员才能对变频调速系统进行操作 本章介绍仅以我公司标准配置旁路柜为例 不同的应用要求会导致旁路柜接 线原理改变 请用户参照本章介绍根据实际旁路柜接线原理自行拟定操作规 程 本章详细介绍了ZINVERT系统完成安装和调试之后的所有的正常操作步骤的逐步介绍 对所有必须 的操作步骤作了编号 必须严格按照这些操作步骤准确操作 5 15 1 运行前准备工作运行前准备工作 step1 按第9章 调试 完成所有的安装和调试工作 Step2 接通辅助电源 主控制器电源 单元控制电源 Step3 根据第6章 人机接口和参数设置 对所有传动系统的特殊启动参数 包括加速时间 减速时 间 加速曲线选择 启始频率 控制方式 电机保护参数等进行正确的设置和检查确认 对启动有特殊影响的参数一定要认真确认 以保证设备安全和正常启动 Step4 解开进线刀闸或真空接触器上的接地线或接地刀闸 如果已经接了接地线和 或接地刀闸 Step5 如果选配标准手动旁路柜 则断开工频旁路刀闸K3 如果选配标准自动旁路柜 则断开工频旁路真空接触器J3 Step6 如果选配标准手动旁路柜 检查变频调速系统输入 输出刀闸情况 检查输入侧刀闸K1位于闭合位置 检查输出侧刀闸K2位于闭合位置 如果选配标准自动旁路柜 检查变频调速系统输入 输出真空接触器的情况 检查输入侧真空接触器J1位于闭合位置 检查输出侧真空接触器J2位于闭合位置 检查所有刀闸均处于闭合位置 刀闸的作用是在检修时形成明显的断开点 以确保设备 和检修人员的安全 为了实现变频与工频之间的相互自动切换 因此在一般工作情况下均为 闭合状态 Step7 关闭所有的门 控制柜玻璃门除外 如果所有柜的门没有可靠关闭 系统五防功能将禁止高压电源输入的开关合闸 控制器将禁止变频调速系统的启动 Step8 转动控制柜上 远程 就地 控制旋钮 选择控制方式 Step9 如果选择远程控制 检查远程控制是否准备就绪 5 25 2 启动启动 根据 5 3 频率给定方式进行启动的操作 5 35 3 改变频率给定值改变频率给定值 根据控制屏上的 就地 远方 转换开关选择的控制模式 在不同控制模式下的频率给定如下 19 Step1 合上交流输入进线断路器 Step2 检查ZINVERT系统是否准备就绪 控制柜上的允许运行指示灯点亮 检查控制器面板上的故障 告警指示灯应该熄灭 控制器液晶屏幕上无警告和故障信息 如果存在故障 告警没有解除 请参照 第11章 故障检测与排除 介绍的方法进行故障排除 Step3 输入频率给定值并启动 输入频率给定值的方法请参阅下面 5 3 改变频率给定值的介绍 然后启动系统输出 若在控制柜当地控制 可按下控制器面板上的 启动 按键 或控制柜上的 启动 按钮 若在远方控制 通过远方控制输入本控制系统的 启动 开关量的接点来启动变频调速系统运行 就地 控制模式 采用控制器面板控制 进入液晶屏主界面 此时光标应该停在设定频率值的 某一位 键可以改变光标所在位置 键用来加减光标所在位的数值 具 体面板操作参见第6章 人机接口和参数设置 远方 控制模式 根据F01功能参数的设置 若采用模拟输入设定频率则通过4 20mA模拟信号 设定目标输出频率 若参数设置采用开关接点数字量输入控制频率升降则分别用一个开关接点控制数 字量输入来表示升频或降频来改变频率 5 45 4 减速停机减速停机 若在控制屏就地控制 可按下控制器面板上的 停止 键或控制柜上的 停机 按钮 若在远方控制 通过控制远方输入本控制系统的 停机 开关量的接点来控制变频调速系统的停 机 注意 在频率输出未降至停机频率前 再按控制器面板上的 启动 键 控制柜上的 启动 按 钮或远方控制的 启动 开关量 系统将再次升频运行至设定的目标频率 停机后不要马上接触主电路和电机 因为功率逆变部分的直流电压依旧存在 必须等待30分钟后 将主电路断电并将系统接地才能接触主电路和电机 5 55 5 断电断电 Step1 执行变频调速系统停机操作 Step2 断开交流输入进线断路器 只要系统还未接地 请不要接触功率回路和电机 交流进线断开后 至少30分钟后直流电压才会降到安全值 直到各单元上放电电压指示灯点亮 才可进行功率柜的接地操作 Step3 如果选配标准手动旁路柜 断开输入输出刀闸 K1 K2 如果选配标准自动旁路柜 断开输入输出真空接触器 J1 J2 以及隔离刀闸 K1 K2 5 65 6 自由停机自由停机 自由停机后变频调速系统停止电压输出 电动机自由转动 在负载和摩擦的影响下 逐步减速 要充分考虑运行工况是否允许电机自由停机 在自由停机过程中 由于电动机的剩磁 输出电缆仍然可能存在电压 若在控制屏就地控制 按下控制柜上的 自由停机 按钮 若在远方控制 开关量控制自由停机 数字量输入接点与控制柜按钮并联作用 20 5 75 7 运行状态监视运行状态监视 运行状态分两类 运行信号和故障信号 运行信号除了控制器液晶 LCD 主界面和数码管 LED 显示含有运行基本状态信息外 完整的运 行状态内容可在 运行监视 菜单中显示 详细信息参考第 6 章 人机接口和参数设置 故障信号可在控制器 LCD 主界面和 LED 显示以及外部继电器输出接点反映 详细信息参考第 6 章 人机接口和参数设置 5 85 8 变频调速系统运行到旁路运行的转换变频调速系统运行到旁路运行的转换 5 7 1 选配标准手动旁路柜时的转换 Step1 执行变频调速系统停机操作 Step2 断开交流进线断路器 Step3 断开变频调速系统的输入侧刀闸 K1 参阅第 4 章 工作原理与结构 的旁路原理图 4 6 Step4 断开变频调速系统的输出侧刀闸 K2 Step5 合变频调速系统的旁路刀闸 K3 Step6 关闭所有的门 控制柜玻璃门除外 如果所有柜的门没有可靠关闭 系统五防功能将禁止高压侧开关合闸 Step7 合交流进线断路器 5 7 2 选配标准自动旁路柜时的转换 若用户选配自动旁路柜 则变频调速系统根据故障情况自动完成到工频旁路运行的转换 具体转 换过程如下 ZINVERT 变频器在变频运行中出现故障停机后 控制器发出节点信号控制进线开关进行分闸 然 后控制器向 PLC 发送变频转工频信号和合进线开关信号 J2 进行分闸 延时一定时间 J1 进行分闸 再延时一定时间 J3 进行合闸 旁路柜切换至工频状态后 即 J3 在合闸状态 J2 在分闸状态 进线开关在分闸状态 则 PLC 发 出节点信号控制进线开关合闸 PLC 在收到进线开关已合闸信号后输出复位 若进线开关没合闸成功 延时 3 秒后 PLC 输出复位 5 95 9 旁路运行转换到变频调速系统运行旁路运行转换到变频调速系统运行 5 8 1 选配标准手动旁路柜时的转换 Step1 断开交流进线断路器 Step2 断开变频调速系统的旁路刀闸 K3 参阅第 4 章 工作原理与结构 的旁路原理图 4 6 Step3 合变频调速系统的输入侧刀闸 K1 Step4 合变频调速系统的输出侧刀闸 K2 Step5 关闭所有的门 控制柜玻璃门除外 如果所有柜的门没有可靠关闭 系统五防功能将禁止高压侧开关合闸 Step6 执行前面的启动操作步骤 参见 5 2 5 8 2 选配标准自动旁路柜时的转换 Step1 把控制柜操作面板上手动 自动旋钮打至自动状态 允许工频转变频压板合上 Step2 按工频转变频按钮 若系统在工频旁路运行状态 由 PLC 输出首先控制进线开关进行分闸 延 时一定时间控制 J3 进行分闸 再延时一定时间 J1 进行合闸 然后延时一定时间合进线断路器 最后 J2 进行合闸 PLC 输出复位 说明 工频转变频运行必需时变频装置经检修确认一切故障消除后方可进行 因此也可以通过手 21 动操作逐步进行工频到变频的切换 5 105 10 变频调速系统检修变频调速系统检修 Step1 执行变频调速系统断电操作 参见 5 5 Step2 打开变压器柜 在变压器的输入侧接好接地线 做好安全接地措施 Step3 如果选配有旁路柜 且负载仍需要运行 可执行前面的变频调速系统转换到旁路运行的操作步 骤 参见 5 7 由于旁路柜带电运行 进线仍带高压电 因此在检修过程中不得打开旁路柜 Step4 对变压器柜和功率柜进行检修 参见第 11 章 故障的检测与排除 Step5 检修完毕后解除变压器的输入侧的安全接地线 Step6 如未旁路运行 要恢复变频调速系统运行 可执行前面的启动操作步骤 参见 5 2 如旁路 运行 要恢复变频调速系统运行 可执行旁路运行转换到变频调速系统运行的操作步骤 参见 5 8 22 第第 6 章章 人机接口和参数设置人机接口和参数设置 ZINVERT 系列智能高压变频调速系统的控制器有醒目的 LED 和数码管显示 在大屏幕的汉化液晶 和按键操作 具有丰富的功能 如操作控制 参数设置和查看 数据显示 事件记录浏览 虚拟示波 器等功能 6 16 1 键盘和面板外观键盘和面板外观 6 1 16 1 1 控制器的面板布局控制器的面板布局 图 6 1 ZINVERT 控制器面板布局图 6 1 26 1 2 LEDLED 显示显示 控制器的面板上有 15 个 LED 发光管 指示控制器电源 CPU 和运行状态以及输出信号接点指示 6 位 7 段数码管显示数据可选择输出频率 电压 电流和功率 具体选择可在 参数设置 的功 能号为 H16 参数的设置 该功能设置 LED 显示内容选择 具体设置及对应如表 6 1 所示 表 6 1 LED 显示内容选择 显示内容H16 功能参数设置 显示运行频率 0 显示电压值 1 显示电流值 2 显示功率 3 6 1 36 1 3 按键功能按键功能 控制器的面板上的九个按键的定义和功能如下表 6 2 所述 表 6 2 按键操作说明 按键主要功能介绍 功 能由运行界面切换到主菜单界面 或者由当前画面切换到前一画面 同时也取消当前操 作 确 认确认当前操作 当进行参数更改时 确认并保存数据 数据 加 操作 或当前光标上移一行 数据 减 操作 或当前光标下移一行 光标左移一行 光标右移一行 启 动当选择就地键盘控制时 启动变频调速系统 停 止当选择就地键盘控制时 停止变频调速系统 23 复 位整个控制系统复位 6 26 2 基本界面显示和操作基本界面显示和操作 6 2 16 2 1 基本界面基本界面 LCD 液晶屏显示各种信息 与按键功能结合可实现友好的人机互动 如果键盘无人操作 液晶显 示的背光灯和显示将在 20 分钟后熄灭 只有按动功能键后才能点亮背光灯并显示 在背光灯熄灭后 除了功 能键和复 位键外 其他键全部失效 这时可通过观察装置的 LED 数码管显示和发光二极管的 状态指示来判断装置运行状态 LCD 液晶屏的显示对比度可通过功能号为 H17 的参数进行设置基准 该值设定越大 液晶显示的 字越亮 但显示对比度设置过大会影响液晶的使用寿命 请在设置时以看清为准 在控制器内温度 30 左右时设置为 12 左右为好 控制器会根据温度的变化自动调节显示 使液晶屏的显示合适的对比 度 在 LCD 显示中 每一界面包括以下部分 工况 警告信息提示 系统时间 显示当前用户操作内容IV 按键操作提示V 指示当前系统工作的状态 包括 运行 停止 加速 减速等信息 当系统出现警告信息的时候 显示具体的告警内容 显示系统当前时间 显示当前的操作界面 V 提示当前可操作键的按键和功能 用户可以根据提示 进行相应的键盘操作 6 2 26 2 2 基本操作流程基本操作流程 24 正常运行界面 主菜单 参 数 查 看 运 行 监 视 I O 检 查 数 据 维 护 事 件 记 录 波 形 分 析 厂 家 调 试 时 钟 修 改 进入下一级子菜单 功能键 功能键 确认键 参 数 设 置 系统初始化后将停留在正常运行界面 可以按功 能键切换界面 进入主菜单界面 通过移动光 标选择菜单 然后按确 认键 可以进入用户选择的下一级菜单 进行一些相应的操作 如果连续按 功 能键 系统将返回到正常运行界面 并在正常运行界面和主菜单界面上来回切换 6 2 36 2 3 正常运行界面正常运行界面 系统上电 初始化完成后将停留在正常运行界面上 如下图 正常运行主界面 工 况 停止 04 01 12 08 15 30 设定频率 0 4 9 78 Hz 面板设定 运行频率 0 0 0 00 Hz 输入功率 0000 kW 输出功率 0000 kW 输出电流 Iao 0000 A Ico 0000A 输出电压 Uab 0000 V Ubc 0000V 功率因数 COSi 0 000 COSo 0