ATV1100客户培训(最终版)

1、施耐德ATV1100中压变频器,旨在节能的清洁&紧凑中压变频器,欢迎参加 施耐德电气（中国）有限公司 ATV1100系列 高压变频器产品培训,培训时：,请大家保持安静， 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. 了解电机基础和变频器调速原理和特点。 2. 熟悉施耐德高压变频器原理和构成。 3. 能够处理变频器的一些简单故障。 时间安排： 2个小时 培训对象： 维护及操作相关工作人员 培训讲师： 施耐德电气高压变频器服务工程师 培训地点：,培训安排,第一部分,为什么要使用高压变频器,节能减排,降低能耗 减少二氧化碳的排放量,1.节电效果显著,A 用调节阀门

2、来调节流量时的曲线,风机或泵的比例公式 Q n P T n2 Pw T*n n3 Pw = Q *P /(c * b),泵特性曲线 速 度 1,泵特性曲线 速 度 2,P,Q,Q1,Q2,P1,P2,B 靠调节电机速度来调节流量时的曲线,电源三相交流 3KV/6KV/10KV,转速：恒定,无变频器（工频驱动）的情况,流量Q 压力H 功率P 转速N,电源3kV/6kV/10kV,变频驱动时,转速：可变,变频器是可以连续、高效、任意地改变马达转速的装置。,可根据工艺调整转速,2.改善工艺,启动时压力或风量更平稳。 被控量调节更及时，准确。 减少风机喘震或水泵水锤效应。,3.延长电机寿命降低维护成本

3、,电机启动电流被限制在额定电流，对电机或机械无启动冲击。 机械转速降低，有效降低机械磨损。,4.降低启动时电网干扰输入谐波,大电机启动时对电网及其他设备无影响。 启动时无冲击电流，谐波也被控制在很低的程度，避免继电保护装置误动作，对附近的计算机、通讯装置也无影响。,第二部分,电机及变频器调速原理,电机调速分类,改变电机的极对数。 改变电机的转差率。 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 改变电机的供电频率，即变频调速,什么是变频器,1. 是一种控制交流电机的装置。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。 2. VFD 控制对象为通用交流电机。 3

4、. 使电机在不同速度运行时也能保持工频运行时的性能，如振 动，噪音等。 4. VFD 可以替代更贵或效率低下的调速设备(如直流传动，机械离合器，液力偶合器等)以降低设备维护成本。 5. VFD可提供更高效率 ，降低用户运行成本。,变频器的基本原理,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- 变压变频同时进行是电机正常运行的需要,调压调频曲线,保持磁通恒定的必要性,电机在任何速度下都应保持磁通恒定 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

5、矩下降,通用变频器中的电子器件,通用变频器的基本结构,整流器 中间直流环节 逆变器 控制电路,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，功率因素可调，能量可回馈电网 三相全波桥式二极管整流： 效率高，成本低，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 器件工作于开关状态 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,按主回路结构

6、形式： 电流源型 电压源型 按控制方式分： V/F控制 转差频率控制 矢量控制 直接转矩控制,按输出电压调节方式分类： PAM(脉冲幅值调制方式) 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,变频器结构图,变频器基本原理,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，则电机上的电压为A点低B点高。这样和连续不断地交替开合，在电机两端就形成了一交变电压，也就是交流电。,PWM技术,PWM-Pulse Width Modulated Technology 脉冲宽度调制-通过控

7、制电力电子器件的通、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,PWM波形图,第三部分,高压变频器原理及结构,常见高压变频器的分类,按输出形式分： 高-高型 高-低-高型 按电路结构分： 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,三电平输出电压波形,PWM-电流源型输出波形,高压大功率变频器的性能指标,输入谐波,谐波就是无用和有害的电压和电流，一般频率变化并且和基波叠加在一起 谐波产生于非线性负载，电流和电压不成

8、比例,输入谐波的概念,所谓非线性，就是自变量和变量之间不成线性关系，成曲线或者其他关系。 用函数解释则为Y=f(x)，当为一次函数时，Y与x是线性关系，为其他函数时，为非线性关系。,常见的典型非线性负载有： 1、软启动器（可控硅 电机启动器）； 2、开关电源、UPS、逆变元件、电池充电器； 3、变频控制的电机、起重机、电梯、泵等制造过程控制； 4、电子数据图像设备-如电视等无线电发射设备，可控灯光设备； 5、整流器、荧光灯等等。,输入谐波的概念,输入谐波的概念,任何满足狄里赫利条件的周期性函数都可以变换成三角函数集或指数函数集。,欧拉公式,傅里叶变换指数形式,傅里叶变换三角函数形式,高压变频器

9、输入整流环节都为非线性的，会对电网产生谐波，其输入谐波的幅值与变频器整流环节的脉冲数(或多重化的次数)密切相关。,1. 谐波使公用电网中的元件产生了附加的谐波损耗，降低发电、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。 2. 谐波影响各种电器设备的正常工作。谐波对电机的影响除引起附加损耗外，还会产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部严重过热。谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以至损坏。 3. 谐波会引起公用电网中局部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。 4. 谐波会导致继电保护和自动装置的误动作，并会使电器测量仪表

10、计量不准确。 5. 谐波会对邻近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量；重者导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。,谐波有哪些危害,IEEE519-1992国际标准 GB/T14549-93国家标准,输入谐波的标准,GB/T14549-93国家标准,对电压而言，就6KV和10KV电网要求电压总谐波不超过4% 对电流而言，在基准短路容量为100MVA的条件下，对每次 谐波电流的幅值提出了具体的要求，对6KV电网： 2次谐波电流小于43A 3次谐波电流小于34A 4次谐波电流小于21A 5次谐波电流小于34A 6次谐波电流小于14A 将各次谐波换算成百分比，也为4%左右。,二极管六脉冲整流

11、电路,电路简单,可靠 输出直流电压VDC= 3/p * Vllpk 通常用于PWM电压源型变频器,6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,12 脉冲二极管整流电路输入电流,减少输入谐波的有效措施是将输入变压器进行多重化设计形成多脉冲整流 从理论上可以推导出下列结论： 12脉冲整流：11次以下谐波自动抵销 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 施耐德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

12、用延变三角形联结，分成6个不同的相位组，互差10度电角度形成36脉波的二极管整流电路结构。,消除输入谐波的有效方法,K=N*P1 N为整数，P为脉冲数。,kV变频器,10kV变频器,施耐德高压变频器36相整流,施耐德高压变频器单元配置,不同整流结构输入电流谐波失真比较,6 脉冲电压源加 2.5% LR 40% 6脉冲电流源加 2.5% LR 30% 12脉冲电流源加 5% LR 15% 12 脉冲电压源加5% LR 9% 18脉冲电流源输入 4%5% 单元串联多电平变频器(5cells/phase) 2%,输入谐波结论,按照输入谐波标准并对照各种整流电路可以得出下列结论： 整流电路脉冲数至少多

13、于18脉冲(包括18脉冲)才能满足输入谐波的标准。,36相脉冲整流。 完全满足国家对高次谐波发生量的限制指标，无需配置滤波器。,高次谐波电流含有率,输入电压电流波形,高压大功率变频器的性能指标,输入功率因素,AC Input fixed Frequency fixed Voltage,AC Output variable Frequency variable Voltage,变频器输入功率因素主要与变频器中间直流环节(电压源型或电流源型)有关。 1. 电压源型直流环节为电容，电机需要的无功电流由电容提供，而不需要和电网交换，变频器输入功率因素高，在整个速度范围段内基本保持不变。 2. 电流源型

14、直流环节为大电感，电机需要的无功电流还需与电网交换，功率因素较低，且随着电机负载的降低而降低。,输入功率实测值,电源功率因数0.95以上。无需配置功率因数调整设备。,高压大功率变频器的性能指标,输出波形质量,变频器输出波形质量,变频器输出波形对电机的影响： 变频器输出谐波会引起的电机附加发热和转矩脉动，噪音增加，输出dv/dt和共模电压会影响电机的绝缘。,包括输出谐波、dv/dt、共模电压、转矩脉动等指标。 变频器输出谐波与变频器逆变器的结构密切相关。,IGBT采用了通用变频器中常用的1700V元器件,变频单元,施耐德高压变频器单元三电平技术,多输出段数,波形非常接近正弦波（输出高次谐波量少）

15、。 峰值电压低,相应的外加在电机上的电压也低。 因为每段的电压变化小，外加在电机上的浪涌水平低。,施耐德高压变频器的输出电压,其他公司：7电平,电压矢量图由9个单元构成,：输出电压,：输出电流,6KV高压变频器输出波形,10KV高压变频器输出波形,施耐德高压变频器输出实测波形,施耐德高压变频器高效率,包括输入变压器在内的变频器综合效率达97,上述特性为输出频率60Hz，额定功率560kW的变频器各负载率下的实测值 综合效率会随电源电压，电机效率等诸多条件而变动。,高压变频器的性能指标之四：可靠性,输入用干式变压器，免维护，绝缘等级H 采用本公司自产的IGBT，广泛用于通用变频器， 可靠性高 控

16、制回路采用多块32位RISC指令集MPU，多核 心控制！ 印刷电路板采用日本原装，质量极高！ 在日本及世界各地有丰富的业绩,第四部分,施耐德高压变频器的性能及特点,10KV高压变频器柜结构,整体结构,变压器柜+变换器柜+控制柜，柜间电缆排布在柜内，无需外线连接。,10KV高压变频器柜外形图,10KV 1700kVA柜体外形图,标准规格,标准接线图,主电源瞬停再起动,当发生电压瞬时降低时，可根据用途选择运行处理模式。,1选择重故障 选择重故障停止变频器，使电机处于自由运转状态。 2选择自由停车再起动功能 当变频器停止运转时，电机处于自由运转状态。 一旦电源恢复，通过速度检索功能，可将正处于 自由

17、运转减速或停止中的电机自动加速投入运行。 3选择继续运行 即使发生瞬时低电压、变频器可仍旧保持运转、 电机不会处于自由运转状态，瞬间低电压时减速运行 电源电压恢复后立即再加速，恢复正常运行速度。,如果采用加工频旁路回路,可以和工频电源构成双回路电源用于电机驱动。 在工频电源运转和变频运转状态中实现无冲击切换,同步投入解列运转。 （选件功能：输出侧需要配置电抗器）,工频切换（旁路切换 选件）,变频电压,系统电压,调和相位中,同步完成,断路器重叠时,HMI-触摸屏,功能： 可进行控制参数的设定、变更、显示 显示输入输出状态和功能分配信息 一览显示变频器的各个实际值 （频率指令、电压指令、电流值指令

18、、 电流检出及其它） 控制块状图显示变频器的各个实际值 显示转送的状态和输入输出数值 可进行频率设定和运转条件的确认 显示故障（重、中、轻故障）发生时间 和故障要因。可确认100个故障履历 显示故障发生时各部分数据 可进行内部时间设定、确认变频器的状态 可进行对电机的调试 可进行LCD显示的中文、英文切换,通过5.7英寸的LCD操作屏进行运转操作和监视,PC端维护用软件,主要功能 变频器的运转/停止 控制参数的设定、变更、显示、保存、打印 运转状态显示 方框图显示，实际值显示，内部数据显示 故障原因显示 第一故障，详细显示，后台跟踪数据 试运转操作,第五部分,操作与维护,1. 上高压电前必须确认控制电源已送电 2. 注意操作位置在远方还是在就地 3. 如果使用通讯控制功能，注意传输使能开关的位置,注意事项,起动条件判断,操作面板起停操作,触