西门子电气传动设备有限公司大型传动-西门子高压变频器培训ppt课件

1、西门子电气传动设备大型传动-西门子高压变频培训 效力热线：16183699大柏电子科技上海培训时： 对不清楚的地方，可随时提出， 对讲课中出现的错误，可及时纠正。培训目的： 1.了解电机调速原理和西门子完美无谐波变频器原理和特点 2.可以处置西门子完美无谐波变频器一些简单缺点。 3.熟习西门子完美无谐波变频器操作和日常维护。什么是变频器 是一种控制交流电机的安装. 它将固定电压，固定频率 的电源转换为电压可变，频率可变的电源。 VFD 控制对象为通用交流电机。 使电机在不同速度运转时也能坚持工频运转时的效果。 VFD 可以替代其它更贵或效率低下的调速设备(如直流 传动，机械离合器，液力巧合器等

2、以减低设备维护成 本。 VFD效率更高，降低用户运转本钱。交流电机交流电机同步电机异步电机等效电机调速的方法 N = 60 f1 (1-s)/ p f 1= 电机供电频率，S = (n1-n)/n1 转差率，P = 电机极对数电机调速分类改动电机的极对数。改动电机的转差率。 转子串电阻调速定子调压调速电磁转差离合器调速转子串级调速 改动电机的供电频率，即变频调速变频器的根本原理E=4.44 f1 K N f1 - 电机频率。 N - 每相绕组匝数 - 电机气隙磁通 K - 与绕组有关的常数=E/(4.44*K*N*f1)=K*(E/f1)VVVF- 变压变频同时进展是电机正常运转的需求Uff0

3、un调压调频曲线坚持磁通恒定的必要性电机在任何速度下都应坚持磁通恒定。磁通太强-电机励磁电流过大磁通太弱-电机铁芯利用不充分，输出力矩下降。通用变频器的根本构造整流器中间直流环节逆变器控制电路整流器逆变器电动机直流环节控制电路ACDCAC整流器三相全波半控整流： 效率略低，可省去充电限幅电路。斩控式整流器PWM整流器： 效率高，功率要素可调，能量可回馈电网三相全波桥式二极管整流： 效率高，本钱低，控制简单六脉波整流电路直流环节也称滤波或储能环节由电感或电容组成用于负载与整流器之间的无功功率的缓冲抑制直流侧电压或电流的脉动电容电感逆变器将直流电压或电流转换成频率、电压可变的交流电器件任务于开关形

4、状每个器件并联续流二极管器件为全控型GTR，GTO，IGBT，IGCT等通用变频器的分类按主回路构造方式：电流源型 2. 电压源型 按控制方式分：1.U/f控制 根据电压、频率对应关系对变频器的频率和电压进展控制，称为U/f控制，又称VVVF控制方式。2.转差频率控制 利用速度传感器检测出转差频率，实现转差补偿的的闭环控制方式称为转差频率控制方式，是为了提高U/f控制的静态调速精度的一种控制方法。3. 矢量控制 为了提高变频调速的动态性能，根据交流电机的数学模型、利用坐标变换的手段，将交流电动机的定子电流分解成磁场分量和转矩分量电流，并分别加以控制的一种方式。4.直接转矩控制 按输出电压调理方

5、式分类PAM(脉冲幅值调制方式) 2.PWM(脉冲宽度调制方式) 按采用的功率器件分类BJT(双极晶体管)GTO(门极可关断晶闸管)IGBT(绝缘栅双极晶体管)其他变频器构造图312T1T2+Q4Q1Q2Power Outputof CellIGBTQ1-Q4Q3整流部分直流环节逆变部分ABC1变频器根本原理当K1、K2同时闭合时，电机上的电压为A点高，B点低；K3、K4同时闭合时，那么电机上的电压为A点低B点高。这样和延续不断地交替开合，在电机两端就构成了一交变电压，也就是交流电。 PWM技术PWM-Pulse Width Modulated Technology脉冲宽度调制-经过控制电力电

6、子器件的通、断时间及通断次序将直流电压转换为系列宽度不一的矩形脉冲电压。PWM的类型 SPWM-正弦波PWM 准优化PWM- SVPWM，SAPWM 优化PWM-指定谐波消除PWM，转矩脉动PWM常见高压变频器的分类按输出方式分：高-高型高-低-高型 按电路构造分：三电平中点钳位式两电平单元串联多电平 按缓冲电路分：电压源型电流源型高压变频器的性能目的之一输入谐波谐波就是无用和有害的电压和电流，普通频率变化并且和基波叠加在一同谐波产生于非线性负载，使得电流和电压不成比例3xxFundamenta 基波3rd Harmonic3次谐波高压变频器的性能目的之一 输入谐波 谐波使公用电网中的元件产生

7、了附加的谐波损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率，大量的3次谐波流过中性线时会使线路过热甚至发生火灾。 谐波影响各种电器设备的正常任务。谐波对电机的影响除引起附加损耗外，还会产活力械振动、噪声和过电压，使变压器部分严重过热。谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以致损坏。 谐波会引起公用电网中部分的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，使危害加剧，甚至引起严重事故。 谐波会导致继电维护和自动安装的误动作，并会使电器丈量仪表计量不准确。 谐波会对临近的通讯系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通讯质量；重者导致信息丧失，使通讯系统无法正常任务。谐波有哪些危害6脉冲、12脉冲、无谐波 电压电

8、流波形 高压变频器的性能目的之二输入功率要素AC-DCConversionDC-ACConversionDC LinkAC Input;fixed Frequency,fixed VoltageAC Output;variable Frequency,variable VoltageMotorCapacitor orInductor变频器输入功率要素主要与变频器中间直流环节(电压源型或电流源型)有关。电压源型直流环节为电容，电机需求的无功电流由电容提供，而不需求和电网交换，变频器输入功率要素高，在整个速度范围段内根本坚持不变。电流源型直流环节为大电感，电机需求的无功电流还需与电网交换，功率要素

9、较低，且随着电机负载的降低而降低PowerFactor(%)功率因数Percent Load 负载百分比Total power factor includes distortion and displacement power factor.输入功率因数曲线Robicon Perfect Harmony Series vs. Convential CSIPerfect Harmony西门子完美无谐波变频器 CSI普通电流源变频西门子完美无谐波变频器输入功率要素大于0.95高压变频器的性能目的之三输出电压dv/dt和共模电压输出dv/dt和共模电压输出dv/dt是指变频器输出电压变化率，高的相当

10、于在电动机线圈上反复施加陡度很大的冲击电压，使电动机接受严酷的电应力，严重时会引起电动机绝缘损坏。的大小主要取决于两个方面：一是电压跳变台阶的幅值，它与变频器的电压等级和主电路构造有关；二是逆变器功率器件的开关速度，开关速度越高，越大。三电平电压源型变频器由于输出电压跳变台阶大，相电压的跳变分别到达直流母线电压的一半，同时由于逆变器器件开关速度较快，会产生较大的。所以这种变频器普通需求特殊设计的电动机，而且对输出电缆长度有一定的限制。单元串联多电平变频器最大的相电压跳变等于一个单元的直流母线电压，这类变频器输出远远低于其他类型的变频器，其开通时的约为900V/us，使得电动机绝缘不会遭到影响，

11、可以运用普通的异步电动机，对输出电缆也没有特殊要求，目前运用的最长记录为20km。共模电压也叫零序电压，是指电动机定子绕组的中心点和地之间的电压。假设电源的中心点接地，电动机的外壳也接地，在没有输入变压器的情况下，共模电压应会施加到电动机定子绕组和外壳之间，最大可接近相电压的峰值，会严重影响电动机绝缘。假设变频器的输入部分接有输入变压器，那么由于分布电容的影响，约90%的共模电压由输入变压器承当，只需加强输入变压器的绝缘强度即可，相对于电动机，加强变压器的绝缘强度要比电动机容易得多。完美无谐波变频器硬件组成功率单元 B1功率单元 A1功率单元 C1功率单元A2功率单元B2功率单元 C2功率单元

12、C3功率单元B3功率单元 A3高压电机中央控制系统功率单元构造单元控制板三相高压输入三相变压变频高压输出光纤衔接 完美无谐波3KV高压变频器组成构造18脉冲整流构造集成一体式变压器西门子变频器构造完美无谐波6KV系列高压变频器构造(36脉冲整流)一体式整流干式隔离变压器六脉冲二极管整流电路输入电流波形12 脉冲二极管整流电路输入电流18脉冲二极管整流电路输入电流24脉冲二极管整流电路输入电流A相波形图三个单元叠加RAL1R1A1L2R2A2L3R3A3AN线电压波形图减少输入谐波的有效措施是将输入变压器进展多重化设计构成多脉冲整流从实际上可以推导出以下结论：12脉冲整流：11次以下谐波自动抵销

13、18脉冲整流：17次以下谐波自动抵销24脉冲整流：23次以下谐波自动抵销 30脉冲整流：29次以下谐波自动抵销36脉冲整流：35次以下谐波自动抵销而谐波的幅值与次数是成反比的。完美无谐波高压变频器采取多重化有效消除输入谐波。以6KV变频器为例，变压器的18个二次绕组，采用延变三角形结合，分成6个不同的相位组，互差10度电角度，构成36脉波的二极管整流电路构造。消除输入谐波的有效方法K=N*P1 N为整数，P为脉冲数。完美无谐波变频器系列 电压等级 功率单元数/相 输入脉冲数 2300 3 cells 18 Pulse 3300V 3 cells 18 Pulse4160V 4 cells 24

14、 Pulse5500V 5 cells 30 Pulse6000V 6 cells 36 Pulse6600V 6 cells 36 Pulse输入谐波结论按照输入谐波规范并对照各种整流电路可以得出以下结论：整流电路脉冲数至少多于18脉冲(包括18脉冲)才干满足输入谐波的规范(GB/T14549-93 )。西门子完美无谐波变频器6KV系列整流电路脉冲数为36脉冲输入谐波远远小于规定的规范，在不用滤波器情况下普通在 以内，不会对电网产生影响。2%完美无谐波变频器构造(抽屉式功率单元)去变压器二次侧功率单元输出光纤通讯衔接至主衔接板单元控制电路Q1Q3Q2Q4COIL旁路接触器功率单元旁路电路变频

15、器的键盘与显示 缺点复位键 FAULT RESET 功能： 用来去除变频器能够产生的缺点形状。 用来确认变频器能够产生的报警形状。 缺点指硬件和软件监测到致命错误，此时变频器制止运转。 报警指硬件和软件监测到非致命错误，所以并不制止变频器运转。 自动键AUTOMATIC 功能：用来将完美无谐波变频器设定到自动方式。 手动停顿键MANUAL STOP 功能：用来将变频器切换到停顿方式。 手动起动键MANUAL START 功能：用来将变频器切换到手动控制方式。 数字键 功能： 输入平安操作密码快速菜单操作根据指定的菜单名每个数字键上方的绿色文字直接进入10个根本菜单根据标识号码直接进入一切菜单、

16、子菜单、参数和选择列表具有相应的权限改动参数值确认/取消键ENTER/CANCEL 确认键功能： 选择子菜单 进入参数值编辑方式 编辑完成后接受输入的新参数值取消键功能： 退出菜单系统编辑方式下放弃对参数值所作的任何修正换档功能键SHIFT 功能： 用来实现键盘按键的第二功能。 进入“快速菜单 按SHIFT+主菜单号码0-9 取消操作SHIFT+ENTER 输入十六进制数字A-F编辑参数或输入密码时，按SHIFT+1到 SHIFT+6 根据ID号码进入菜单、参数或选择列表SHIFT+ 前往当前菜单/子菜单的顶部SHIFT+ 到当前菜单/子菜单的底部SHIFT+ 将当前平安级别复位到0按SHIF

17、T + + SHIFT + + SHIFT + 将参数值恢复到出厂值SHIFT + 箭头键功能： 阅读菜单构造 卷动参数列表 增大/减小参数值编辑方式下 手动挪动到下一位编辑方式下 增大或减小变频器速度设定值本地手动方式下 去除密码按Shift+三次 进入菜单操作方式Shift+主回路构造简单明了，没有附加的输入滤波器、输出滤波器、功率要素补偿器、缓冲电路、升压 变压器等附加电路；采用广泛运用、驱动简单可靠的IGBT功率器件；内部采用绝缘等级极高的干式变压器，绝缘等级为H级最大可接受45%的电压下降有功率单元旁路手段选件，在功率单元出现缺点时系统能继续任务，不用停机，这是独一无二的西门子完美无

18、谐波变频器可靠性 完美无谐波变频器输入变压器部分完美无谐波变频器输出相电压波形CELL 1单元 1CELL 2单元2CELL 3单元3COMPOSITE合成dv/dt西门子完美无谐波变频器输出波形质量完美无谐波变频器输出的波形与正弦波非常相近，而且dv/dt幅值小，不用设置输出滤波器，就可以运用原有的普通旧国产异步电机。在国内大部分运用中都是6KV旧国产电机，其中很多绝缘等级都是B级，从运用的情况看，没有对电机产生危害。二 控制部分引见一切电路板插入一个ISA总线底板上:CPU板 I/O板可交换原NXG控制系统中的SIB板和A/D板通讯板调制板可交换原NXG控制系统中的调制板和一个光纤接口板光

19、纤接口板插件箱外部:信号调理板, 用户输入/输出模块WAGO电源 (DCR控制, WAGO电源, Hall Effect电源等)电子插件箱 DCRCPU 板前视图 Intel Pentium MMX CPU 266 MHz以太网口VGA键盘User I/O芯片组: Intel 430 TXCPU板后视图 CompactFlash 模块SDRAM 模块 64MBCPU 板CPU: Intel Pentium MMX CPU 266 MHz系统内存: 两个 144-pin SODIMM RAM 插槽 支持 8M-256MSDRAM 内存 Compact Flash IDE接口盘 用于存储:变频器控

20、制软件系统程序配置文件, 内置以太网控制器: Intel SB82558/SB82559, RTL-8; 10/100 Mbps信号接口板 SIB集成 I/O板和A/D板与信号调理板接口 Interface to Signal Conditioning Board与数字调制板接口Interface to Digital Modulator Board新型系统接口板反面I/O板为一切模拟量提供信号调理。检测电机实践电压检测电机实践电流检测变频器输入电压 (线电压)检测变频器输入电流 (线电流)变频器硬件过流设定电源缺点监视提供一切电压/电流的测试点MB调制板集成MB和一个FOLB 单元光纤接口至

21、光纤接口板中压旁路板接口 (光纤)ISA总线系统接口板插口调制板基于EPLD 芯片 构造灵敏与功率单元的通讯速率到达10us缺点处置及单元通讯管理旁路控制接受并处置来自CPU板的电压指令，使输出波形平滑。可为多达24个单元提供移相式PWM控制， 并且PWM频率可调 (IGBT 开关) 频率范围: 200 - 1200Hz采样频率: 3.0 - 6.0kHz (根据开关频率及单元数目自动调理)在板电池后备 RAM (60KB). 用于存储缺点记录，累计耗电量，及其他需求在电源丧失后坚持的变量。处置电源缺点及硬件过流缺点。光纤板每块板能提供多达12个单元的接口经过一个60芯扁平电缆与数字调制板衔接

22、输入/输出信号经过缓冲处置ISA 总线金手指仅提供+-5V电源光纤收/发器最高任务频率高达 20MHz上电时防止误发光信号，直到系统就绪。光纤输出使能信号由数字调制板发出信号调理板SCB系统I/O板插头电压/电流检测信号接线端子输入电流隔离CT输出电流检测电阻信号调理板规范DIN卡轨安装24VDC 使能继电器输入输入/输出电流备有二次隔离CT备有接线端子用于检测信号及负载电阻接线 NXG 控制硬件用户输入/输出模块Modbus 总线藕合器开关量输入模拟量输入开关量输出终端模块NXG 控制硬件用户输入/输出模块一切的用户输入/输出由WAGO I/O 系统支持Wago 系统与CPU之间经过速度高达

23、115K BAUD的高速MODBUS总线交换信息系统支持:模拟量 I/O开关量 I/O继电器 I/O输入/输出模块经过简单的插到DIN卡轨上即可添加到系统中NXG 控制硬件用户输入/输出模块模块色标：WAGO I/O 系统中，不同功能的模块用不同颜色表示。红色-开关量输出模块黄色-开关量输入模块蓝色-模拟量输出模块绿色-模拟量输入模块无色-特殊功能模块变频器的维护与维修平安本卷须知 在做任何维护和检修任务之前，严厉按照操作规程。 确认无发热元件和不带电之前，千万不要触摸柜内任何部位。不要以为关断输入开关后柜内就不存在电压了，电压依然存在于输入开关的端子上。同样，其它地方也能够有电压存在。操作时

24、坚持单手操作，穿戴平安防护鞋，带防护眼镜，并有其他人在场。不要将接地即非绝缘的万用表或示波器接到完美无谐波系统。不要带电衔接或断开任何表计、电缆和印刷线路板。不要移去维护罩标有高压符号或试图丈量维护罩下的电路。在检修功率单元时，一定要将高压切断并将其下端可靠接地，然后方可翻开高压柜门 ，并检查一切单元的“charge灯完全熄灭才干接触功率单元。不要使中压误送到变频器的输出端，这样会使变频器严重损坏。不要用高压摇表丈量变频器的输出绝缘，这能够会使功率单元中的开关器件受损。在柜内接近或接触元器件时要消除静电ESD。印刷线路板上有许多元件对静电很敏 感。接触或维护对静电敏感元件的任务只能由阅读并了解

25、专门静电技术的专业人员完 成。静电可经过戴静电手镯或触摸接地的金属片来消除。在变频器任务时千万不要断开风机电源，这将引起变频器过热和或单元损坏。不要将易燃资料存放在变频器柜里面、上面或附近，包括设备图纸和用户手册。请仔细阅读用户手册有关平安的章节，以保证维修人员及设备的平安。日常维护 经常检查室内温度，通风情况，留意室内温度不要超越40度。 室内坚持清洁卫生。 经常检查变频器能否有异常声响、异味，柜体能否发热。 经常用一张A4纸检查变压器柜、功率柜进风口风量A4纸应能被 过滤 网牢牢吸住，如有问题及时排除改换或清洗过滤网或检查风扇能否 有问题。 特别留意进风口不要有蒸气、雨雪吸进，否那么会严重损坏变频器。 建议变频器投入运转头一个月内，将一切进出线电缆及功率单元之 间 衔接电缆紧固一遍，以后每六个月定期紧固一遍包括控制线，并用 吸尘器将柜内灰尘去除干净。 经常记录变频器运转情况运转方式、电压、电流、速度、功率等， 发生跳闸时，要记录下缺点情况，查明缘由后方可再次送电。 翻开柜门后，要等功率单元上的“CHARGE灯熄灭后才干开场任务， 否那么有触电危险。 建议两次合分高压的时间间隔在30分钟以上，以减少对变压器的冲击。 其他未尽事项，请以变频器运用手册第七章有关内容为准。缺点和报警的普通处置 类型变频器响应故障封锁所有IGBT。电机自由停车。故障记录。参