中压变频技术方案书DTD_2013-4-3课件

1、 6KV6KV 高压变频装置高压变频装置技术方案书技术方案书 2013 年 4 月 Page 2 of 20目 录1技术方案1-1系统描述1-1-1系统单线图1-1-2方案说明1-1-3系统特点1-2系统配置1-2-1装置构成1-2-2 装置结构尺寸1-3设备性能1-3-1 变频器性能描述1-3-2 开关柜性能描述1-4 A-B CIS-PWM PowerFlex7000 变频器主要特点 Page 3 of 201 技术方案1-1 系统描述 1-1-1 变频器系统单线图 （注：一次图为其他项目图，除功率不同其他一致）用户提供 Page 4 of 201-1-2 方案说明系统组成部分：高压断路器

2、柜（用户提供或可选）、高压变频器。高压变频器产品型号: Powerflex7000(AB)。输入电压 6KV，输出电压 0-6KV。输出不需额外加马达滤波器或升压变压器。对电动机无特殊要求。电机功率 230KW 选配 250KW 变频。电动机运行方式：变频运行：变频运行：高压断路器合闸-运行高压变频器-电动机在变频运行状态说明：说明：电动机为普通电机用户自选，无需任何增强绝缘等措施。变频器可就地或远方控制。远方控制时，变频器通过 4-20mA 模拟量 AI 接收来自中控室的速度指令, 通过 4-20mA 模拟量AO 可将速度、电流等操作员关心的变量信号送往中控室。变频器可提供 16 个 DI

3、和 16 个 DO 接口，DI 用于接受现场或远方的控制设备的操作指令，DO 将变频器状态及故障报警信号送到现场或远方监控装置。 DI 和 DO还用于与配套设备之间的互锁控制。变频器具有与 DCS 进行数据通讯的能力，用户可根据需要在多种接口中作出选择，如 DeviceNet、ContrlNet、RS232/485、Modbus、Profibus、MetaSys, RemoteIO等。 Page 5 of 201-1-3 系统特点 可靠性高！ 利用 6500V 的高压功率器件直接架构 6KV 的变频器：18 只 SGCT 组成 6KV 的整流器，18 只 SGCT 组成 6KV 的逆变器，整流

4、器与逆变器的功率元件相同，变频器输出直接为 6kV，无需外置/内置升压变压器或马达滤波器等类似变压环节，系统结构简单，潜在故障点最少化。 电流源逆变技术可保证器件的安全串接，每个桥臂三只 6500V 的 SGCT, 使得逆变单桥臂耐压等级高达工作电压的 3 倍以上。每只 SGCT 电流导通能力为 800-1500A，变频耐压/电流裕量最大化。 电流源逆变器固有强壮的电流保护特性，无需熔断保护电路，不但降低了系统复杂程度，而且免除了输出側短路造成器件损害的可能。 基于硅材料的 SGCT 开关器件在大电流高电压转换器应用时，故障率远比IGBT 低。 Page 6 of 20 输入输出波形好！ 输入

5、波形好PWM 整流器可对高次谐波进行有效的抑制，总体谐波畸变 THD 小于 5%，不需谐波分析及加低通滤波环节，直接满足 IEEE519-1992 谐波抑制标准，用户不必担心因使用变频造成对电网环境和稳定性的破坏。 输出波形好PWM 电流型变频器输出无 dv/dt 及 di/dt 产生, 无需另加马达滤波器，可直接拖带普通旧电机。电机无额外温升，不必降容使用。变频器到电机之间的电缆长度可达 15 公里，电缆为普通高压电缆, 不需铠装屏蔽。 变频器直接输出 6KV, 原电机不需要作任何改动。完美的输出波形完美的输出波形,拖带普通旧电机拖带普通旧电机200ms210ms220ms230ms240m

6、s250msTimev(bg1)+v(bg2)+v(bg3)10KV0V-10KVv(ia)400V0V-400V18.cctDate/Time run: 31/03/98 15:28:09Temperature: 27.0 Page 7 of 20能量回馈，快速制动！ AB 电流型高压变频器固有能量回馈能力，可将降速工况(发电机运行状态)下负载反馈回的能量回送电网, 利用再生制动快速降低电机转速。电流型变频器具有电流内环，可利用强大的电流控制能力快速增加电机转速，特别适用需频繁快速调节的大惯性负载的控制。 利用能量回馈及 4 象限运行特性, AB 电流型高压变频器可启动反向旋转电机, 如启动

7、由于挡板漏风造成的反向旋转的风机。 Page 8 of 20大屏液晶显示，使用简单，维护方便！ 使用大屏幕显示的操作员终端, 英文界面。变频器的状态、输入输出变量、自诊断结果、故障报警均可显示在屏幕上, 信息量大。通过终端上的键盘，可轻松对变频器进行参数设置及工作方式的组态，使用简单。 高集成度的 SGCT 器件及专利产品 PowerCage 机架的使用，提高了系统模块化程度。友善的人机界面，提供了所有的维护信息。所有器件在机柜正面安装维护。功率模块的更换时间小于 5 分钟。 滤网的清洗更换可不停电进行。 没有需要定期更换的器件(如电压型变频器中大量使用的 3-4 年寿命电解电容器)。 Pag

8、e 9 of 201-2系统配置1-2-1装置构成序号序号设备名称设备名称设备型号设备型号数量数量注释注释1 1变频器7000-A036DJKD-RPDTD-1EDSTP-1STR-1STP-3LL-4DRNR-4DRYG-4FLTR-4WRNA-13COMMH-14CET-14RT2-14TS1-14TS2-14TS3-14TS4-14TS5-17-31CC-89D5-760A-804-5010E-5035D1罗克韦尔变频器型号说明：变频器型号说明：序号型号代码型号说明17000 PowerFlex 7000 风冷型变频器2A575DJKD6600V，250KW，36A，三相 400VAC

9、控制电源3RPDTD输入电抗器，DTD 结构，PWM 整流，PWM 逆变41EDSTP急停按钮51STR启动按钮61STP停止按钮73LL本地/远程选择开关84DRNR运行指示灯（红色）94DRYG准备好指示灯（绿色）104FLTR故障指示灯（红色）114WRNA报警指示灯（橙色）1213COMMHModbus 通讯卡1314CETPVP 彩色显示触摸屏1414RT2UPS 电源1514TS14-20mA 模拟量输入 11614TS24-20mA 模拟量输出 21714TS34-20mA 模拟量输出 3 Page 10 of 201814TS44-20mA 模拟量输出 41914TS54-20

10、mA 模拟量输出 52017低压控制回路浪涌抑制器2131CC风冷22 89D54 个辅助控制继电器：运行、就绪、故障、报警23760A本地速度给定 0-10V 电位计2480420 个未接线的备用端子255010E150W，240VAC 加热器265035D用户提供 2700W 220-240VAC 加热器电源1-2-2 装置结构尺寸机柜结构为 NEMA1 型，柜表面喷涂色标 ANSI49(中度浅灰)。主电源母线容量 1200Amps，镀锌铜排，非绝缘，短路容量 60KA。接地母线为 x 2 in (6.4 x 51mm)铜排。电源为 6 千伏，三相， 50 赫兹机柜顶端加有 2*4 英寸的

11、导线槽。机柜机柜容量容量宽度宽度厚度厚度高度高度重量重量变频器250KW2400mm1000mm2320mm2160kg参考尺寸，以最终图纸尺寸为准 Page 11 of 2013 设备性能1-3-1 变频器性能描述及技术数据表BULLETIN 7000标准性能标准性能: :NEMA Type 1 带密封条和通风口的防护外壳。6500V 800A/1500A SGCT-对称门极换流晶闸管。系统器件数量低，设备可靠性高。专利 PowerCage 整流逆变机架。轻松设备维护，快速器件更换。位于低压盘面上的操作员终端。中/英文彩屏显示。“设置向导”功能。标准操作开关组合包括：启动，停止，紧急停车按钮

12、；本地/远方选择开关；调速旋钮。操作员终端上对输出电流，电压，速度，负载的棒形数显表。集成单铁芯式直流电抗器。免除电子熔断电路，消除无故跳闸。整流及逆变触发信号采用光纤隔离。使用数字信号处理器(DSP) 和现场可组态门排列控制器(FPGA)的全数字控制无传感器矢量控制，可选带测速反馈的全矢量控制。8 个变量的趋势记录缓冲器(单或多快门记录)。对外 I/O 接口板上 16 个可组态数字输入，16 个可组态数字输出。带模拟信号过滤；共模干扰抑制；电压/电流反馈；测速反馈和测试点的信号处理板。盘面编程(可通过笔记本更新软件版本)。包括低压触发检测的 4 个测试模式。自动整定方式标准正弦的马达电流及电

13、压波形。适用普通旧电机(异步电机，同步机电机) PWM 整流器，有效抑制谐波。金属氧化抑制器输入保护电子变频过载保护。电子电机过载保护。5 周波不跳闸(加 UPS 可延长时间)。能量回馈,再生制动脉宽调制(PWM)/选择谐波抑制(SHE)调制技术 Page 12 of 20变频器技术数据表变频器技术数据表序号名 称投标参数备 注1型式及型号PF70002供货商罗克韦尔自动化美国 AB 品牌3隔离变压器参数、厂家不需要4旁路形式无5对电动机的要求无特殊要求6额定输入电压/允许变化范围 kV6.0，-10% +10%7系统输出电压 kV06.08系统输出电流 A369逆变侧最高输出电压 kV6.0

14、10额定容量 KW25011额定输入频率/允许变化范围50Hz/60Hz，+/- 5%12对电网电压波动的敏感性-10% +10%13变频器效率97.5%14谐波5%满足GBT14549、IEEE519-199215可靠性指标(平均无故障工作时间)100,000 小时16输入侧功率因数不低于 0.9517控制方式直接矢量控制18控制电源400V 3 相 容量要求不低于 Page 13 of 20序号名 称投标参数备 注30KVA19UPS 型式、参数及容量自带20整流形式及元件参数中压 SGCT,耐压 6500V/块21逆变形式及元件参数中压 SGCT,耐压 6500V/块22电隔离部分是否采

15、用光纤电缆是23噪声等级85DB24冷却方式强迫风冷25过载能力110% 1min，每 10min 一次26通讯方式Modbus RTU27系统总损耗(按不同标号分别填写)6.25KW28标准控制连接线1.5mm29模拟量信号(输入)规格及数量4-20mA,1 路30模拟量信号(输出)规格及数量4-20mA,4 路31开关量信号(输入)规格及数量干结点,1632开关量信号(输出)规格及数量干结点,1633防护等级标准 IP21可做 IP5434操作键盘液晶触摸屏35界面语言中英文36变频装置外形尺寸2400W*1000D*2320H37变频装置重量2160kg38盘前维护或盘后维护盘前 Pag

16、e 14 of 201-3-2开关柜性能描述（可选：国内配套）标准性能标准性能: :国产开关组件按照电力系统规范化设计满足电力系统五防要求无载隔离开关，带外部操作手柄，变频/工频相互连锁, 操作手柄与高压柜门完全连锁操作手柄带合闸锁孔门上有可查看隔离开关位置的窗口机柜与变频柜颜色尺寸统一 Page 15 of 20 1-4 A-B CIS-PWM PowerFlex7000 变频器主要特点A-B 变频器使用 CSI-PWM 技术，此技术已获得多于 1,200,000 匹马力现场安装运行记录的验证。罗克韦尔自动化/AB 是中压马达驱动装置的主要供应商。 其产品电压等级可从 2300V 到 690

17、0V，功率高达 16,000 匹马力。AB 在持续成功的同时不断引入最新技术，包括 18 脉冲整流、PWM 整流、同步电机控制、调制解调器通讯、缩减器件数量、产品标准化等。CSI-PWM 集电流源逆变功率结构及脉宽调制模式的 优势于一体，创造了与传统六步方波电流源变频截然不同的产品。CIS-PWM 使用很少功率器件，系统简单可靠。控制策略为带或不带测速反馈的直接矢量控制，其运行效果近似直流驱动装置，远远优于电压/频率定比变频器。组成功率单元的核心器件是综合了 IGBT 和 GTO 优点的新型功率开关器件-SGCT。器件特点为： 集成门驱动电路的增强型 GTO。 门驱动与器件的集成确保了低电感路

18、径。 更高效率和统一的门极触发。 极低的导通和开关损耗 低故障率(每十亿小时100 次故障可能) 双面冷却，低热损伤 SGCT 阻断正反双方向 6500V 电压, 电流单方向流通 无冲孔的整体结构 平板对称 pnp 结 取消，简化缓冲电路器件 提高了工作频率，减少了吸收器件的尺寸(50%左右)，增强了变频的性能 使用 SGCT，变频所需器件数量最少，可靠性最高。变频的成本及尺寸进一步降低 Page 16 of 20变频器的整流器配置丰富，用户可根据实际应用场合选择最恰当的产品。CSI PWM-PWM 全速度和负荷范围内的马达友善波形没有其他变频器可提供如此高质量的施加于马达的电压和电流波形。在

19、所有速度和负荷范围内电流及电压近似正弦波形。谐波畸变总和(THD)小于 5%.出 出出 出出 出出 出100% 出 出出 出, 100% 出 出出 出VoltageCurrent固有的能量再生能力PF7000 固有能量再生能力，不需额外软硬件即可使马达制动及将能量回馈于电网。该功能适用需频繁启制动或速度响应要求高的应用对大惯性负载(离心风机，窑，磨等)的调速特别有效。需再生制动功能的应用不限于停车运行，比如下坡传输带料拖电机的工况。设计用于普通交流电机设计用于普通交流电机不需配变频电机不需配变频电机适用改造或新项目适用改造或新项目无无 dv/dt 问题问题无无 dI/dt 问题问题无脉动力矩问

20、题无脉动力矩问题安静，平稳的马达运行安静，平稳的马达运行马达电缆长度无限制马达电缆长度无限制800 Amp, 6500 Volt SGCTSGCT Wafer Structure Page 17 of 20低器件数量电流型变频可轻松可靠串接器件以达到高压输出6.5kV 功率器件的使用及独特的功率模块设计导致了极少的器件数量。因此系统简单，效率高，并增加了可靠性。该装置中没有低压变频模块，不需降压/升压变压器。电源测谐波抑制的多种选择目前关于电源系统谐波的问题越发引人注目。这主要因为非线性负载占全厂负载比例的增加。最新的谐波标准 IEEE519-1992 提出对单体和整体电流谐波畸变更严格的限制

21、。其目标是将公共耦合点处的电压 THD 约束在 5%以下。AB 变频器将满足 IEEE 519-1992 标准。如需将谐波抑制在标准之内，可选择如下方案：a) 6 脉冲整流器加谐波滤波器b) 高脉冲数整流器：18 脉冲c) PWM 整流器当新装变频负载占全厂负载比例大于 25%时，则需要对厂级电源系统进行谐波分。某些供应商宣称使用其产品不需要谐波分析，这是错误的。首先没有无谐波的变频器。其次任何系统都具有介于感性和容性部件间的谐振点。谐波分析可预测电源畸变水平和潜在的系统自激振荡。AB 的消谐系统方案将考虑所有谐波源，并针对厂级公共耦合点(PCC)的谐振点。除此之外还包括电讯干扰。PWM 整流

22、器、PWM 逆变器 Page 18 of 20PWM 整流器的电压、电流波形 可靠性高被证实的技术；低器件数量；及优化门驱动/吸收网络的设计确保了变频器的可靠性，使生产的连续运行时间最大化。增强型诊断功能提供元件级的故障判别并进行指示和报警。低压测试模式，自整定和趋势分析功能简化了启动调试工作。AB 带隔离开关的输入接触器可提供可靠的功率电路保护和紧急停车(使用负荷开关的高压变频器则无紧急停车功能)。维护简单 尽管结构尺寸比其他高压变频器更小，7000 仍有非常大的内部空间，便于维护。成品极其模块化，工业化。所有部件可从正面拆装。友好的操作员界面可以方便地读取诊断信息及操作变量和参数。低压控制

23、盘是全数字的，与中压部通过光纤进行隔离。不需中压电源，可通过低压测试方式对变频器触发，诊断，冷却系统运行功能进行检测。操作成本低AB 变频器操作成本非常低。98.6 % 的效率帮助您尽可能高地节能及尽可能低地增加空调负荷。 软启动，软停止，马达的直接速度控制缓解了相关传动设备的磨损，降低了维护成本。 Page 19 of 20H Hi ig gh h E Ef ff fi ic ci ie en nc cy yH Hi ig gh h E Ef ff fi ic ci ie en nc cy y80.00%82.00%84.00%86.00%88.00%90.00%92.00%94.00%96

24、.00%98.00%100.00%25.00%35.00%50.00%55.00%80.00%100.00%EFFICIENCYLOADVSI-PWM, IGBT Drive *Conventional CSI Drive *CSI-PWM, GTO Drive * Measured Efficiency * Typical Efficiency标准化之优势大部分高压变频器需要输入/输出/旁路接触器及各种控制功能。罗克韦尔自动化中压部可提供所有输入开关柜，旁路开关柜，软起动器及变频器。所有产品在同一工厂进行设计，生产及测试。在罗克韦尔自动化集成系统有如下好处： 低成本之方案标准的设计，性能，选项，生产过程(统一的外观及结构)针对 AB 变频器的标准输入开关和非标的旁路开关。标准的机电图纸标准的机电连锁标准的电源及控制电缆走