利德华福高压变频器分析

利德华福高压变频器

应用范围

近年来，我国年工业生产总值不断提高，但是能耗比却居高不下，高能耗比已成为制约我国经济发展的瓶颈，为此国家投入大量资金支持节能降耗项目，其中高压变频调速技术已越来越广泛的应用在各行各业，它不仅可以改善工艺，延长设备使用寿命，提高工作效率等，最重要的是它可以“节能降耗”，这一点已被广大用户所认可，且深受关注。

从1998年开始，利德华福人通过一年开发，一年开局试验，一年市场考验，其研发制作的HARSVERT-A系列高压变频调速系统，完全具有自主知识产权，适合国内电网特性，符合国内用户使用习惯。该系列高压变频调速系统自2000年投入国内市场后，在市政供水、电力、冶金、石油、石化、水泥、煤炭等行业陆续投入运行。由于安装便捷、操作简单、运行稳定、安全可靠、维护方便，并在节能、节电、省人、省力、自动控制、远程监控等方面效果显著，以及优异的产品性价比和周到的服务，受到用户的广泛欢迎。

火力发电：引风机、送风机、吸尘风机、压缩机、排污泵、锅炉给水泵等

冶金：引风机、除尘风机、通风机、泥浆泵、除垢泵等

石油、化工：主管道泵、注水泵、循环水泵、锅炉给水泵、电潜泵、卤水泵、引风机、除垢泵等

市政供水：水泵等

污水处理：污水泵、净化泵、清水泵等

水泥制造：窑炉引风机、压力送风机、冷却器吸尘风机、生料碾磨机、窑炉供气风机、冷却器排风机、

分选器风机、主吸尘风机等

造纸：打浆机等

制药：清洗泵等

采矿行业：矿井的排水泵和排风扇、介质泵等

其他：风洞试验等

系统原理

HARSVERT-A系列高压变频调速系统采用单元串联多电平技术，属高-高电压源型变频器，直接3、6、10KV输入，直接3、6、10KV高压输出。变频器主要由移相变压器、功率模块和控制器组成。

系统结构

功率模块结构

功率模块为基本的交-直-交单相逆变电路，整流侧

为二极管三相全桥，通过对IGBT逆变桥进行正弦

PWM控制，可得到单相交流输出。

每个功率模块结构及电气性能上完全一致，可以

互换。（备件种类单一）

[功率单元电路结构]

输入侧结构

输入侧由移相变压器给每个功率模块供电，移相变压器的副边绕组分为三组，根据电压等级和模块串联级数，一般由24、30、42、48脉冲系列等构成多级相叠加的整流方式，可以大大改善网侧的电流波形（网侧电压电流谐波指标满足IEEE519-1992和GB/T14549-93的要求）。使其负载下的网侧功率因数接近1，无需任何功率因数补偿、谐波抑制装置。由于变压器副边绕组的独立性，使每个功率单元的主回路相对独立，类似常规低压变频器，便于采用现有的成熟技术。

输出侧结构

5级叠加的

输出侧PWM 波形

输出侧由每个单元的U、V输出端子相互串接而成星型接法给电机供电，通过对每个单元的PWM波形进行重组，可得到阶梯正弦PWM 波形。这种波形正弦度好，dv/dt小，对电缆和电机的绝缘无损坏，无须输出滤波器，就可以延长输出电缆长度，可直接用于普通电机。同时，电机的谐波损耗大大减少，消除负载机械轴承和叶片的振动。

当某一个功率模块出现故障时，通过控制使输出端子短路，可将此单元旁路退出系统，变频器可降额机械运行；由此可避免很多场合下停机造成的损失。

控制器

控制器由高速单片机处理器、人机操作界面和PLC共同构成。其中人机操作界面有三种配置：工控PC机界面、嵌入式工控机界面、标准操作面板界面，用户可根据需要进行选择。单片机实现PWM控制。人机操作界面解决高压变频调速系统本身和用户现场接口的问题，提供友好的全中文监控界面，使用方便、快捷，同时可以实现远程监控和网络化控制。内置PLC则用于柜体内开关信号的逻辑处理，可以和用户现场灵活接口，满足用户的特殊需要。

控制器与功率单元之间采用光纤通讯技术，低压部分和高压部分完全可靠隔离，系统具有极高的安全性，同时具有很好的抗电磁干扰性能，可靠性大大提高。另外，控制电源掉电时，控制器可由配备的UPS继续供电，（散热风机电源取自移相变压器）变频器可以继续运行。

功能特点

1、启动方式设定

变频器具有正常启动和软启动两种方式。

正常启动

变频器按正常方式启动后，变频起开环运行于设定频率，或者闭环

于被控量的期望值。

软启动

变频器启动后，不论用户设定的频率为多少，变频器都直接升速到

系统参数中提供的电网投切频率，然后变频器封锁输出，给出"工频投切

"指令，控制用户的电气切换连锁电路，将被软启动的电机由变频器拖动

切至工频电网运行。

[主界面]

2、运行方式设定

在闭环运行模式下，用户可以设定并调节被控量（比如压力、温度

等）的期望值，变频器将根据被控量的实际值，自动调节变频器的输出

频率，控制电机的转速，使被控量的实际值自动逼近期望值。

开环运行模式

选择开环运行模式，变频器的运行频率由主界面或外部模拟信号直

接给定。

[功能设定选择对话框]

3、频率设定

变频调速系统的频率设定器可以采用计算机本机给定，也可以采用外部模拟信号等进行模拟给定。

计算机设定

通过主界面的加减速键或"频率设定"按钮设定运行频率。

模拟设定

用外部0～10V或4～20mA模拟信号，作为变频器的给定频率。

4、控制方式设定

高压变频调速系统可以在机旁直接本机控制，也可以在异地远程控制。

本机控制

直接利用变频调速系统柜门主界面的启动、停机、调速等按钮实现

变频调速系统的控制操作。

上位机控制（非标配置，由用户自选）

HARSVERT-A系列高压变频调速系统可以通过上位机进行实时状

态监控，并可进行启动、停车、急停、复位、设定运行频率、参数刷新、

查看故障记录等控制操作。同时，一台上位机可监控多台下位变频调速

系统的运行。

DCS控制

灵活的可编程数字量和模拟量接口，可与DCS直接连接，实现设备

与现场过程控制的完善结合。

远程拨号控制（非标配置，由用户自选）

用户在异地可以通过电话网络计算拨号对变频调速系统进行异地远

程监控。

[上位机及远程监控界面]

5、参数设定功能

所有参数项用中文提示，所有参数可以整体备份或恢复。

可以设定两段频率躲避区，有效避免用户系统在非工频运行点可能

存在的共振：如风机喘振。

可以设定不同的转矩提升，适合不同负载的启动需要。

可以合理设置电机过流及过载保护系数，对电机实施有效保护。

可以定制和扩展内部变频控制参数以及电机控制数学模型，从而为系统向高性能发展留有扩展的空间。

[参数设定3界面--标准操作面板]

[参数设定界面--工控机]

6、故障查询功能

变频器具有故障定位与查询功能，轻微故障时变频器会在主界面，实时提供报警信息，重故障发生时，变频器会自动弹出故障界面，向用户直观显示发生了什么故障，发生在什么位置。

通过故障界面，用户可以查询故障的历史信息。