襄阳大力高压变频器手册要点

DLHVF高压变频调速装置一、产品介绍部分型号说明注：设计序号：系列化改型设计编号,第一代主要适用于风机水泵类负载电压等级：06－6kV 10－10kV辅助符号：M—配置手动旁路隔离开关柜A—配置自动旁路接触器柜例如：DLHVF1-1100/06-M表示DLHVF高压变频调速装置容量为1100KV A，电压6KV，适用于风机水泵类负载电机，配置有手动旁路隔离柜产品特点●高-高直接高压供电：DLHVF高压变频调速装置高压直接输入，高压直接输出，无需输出升压变压器，设备占用面积小，适用于普通交流感应电机；●高效率：DLHVF高压变频调速装置效率高达96%以上；●高功率因数：DLHVF高压变频调速装置功率因数可达到0.95以上；●无谐波输入：DLHVF高压变频调速装置输入使用了移相多重化整流技术，电压电流谐波小，输入无需增加谐波治理装置，不对电网产生污染；●无谐波输出：DLHVF高压变频调速装置输出标准正弦波电流，电压电流谐波小，输出无需增加谐波补偿装置，不增加电机的运转噪音、不产生附加应力；●高可靠性：DLHVF高压变频调速装置具有故障自动旁路和高压掉电重起功能，确保出现故障电机不停机运行；●高安全性：DLHVF高压变频调速装置设计上遵循高压国家强制规范，高压主回路与控制回路之间光纤连接，安全可靠；●完善的保护和故障报警设计：DLHVF高压变频调速装置设置有完备的系统保护功能和功率单元保护功能，各种保护动作后，能实现故障自动记录、事故记忆，故障记录能自动记录各种保护的动作类型、动作时间,可以帮助技术人员分析故障原因，并进行故障定位；●高灵活性：DLHVF高压变频调速装置通过PLC进行现场控制，可通过人机界面修改参数设置灵活改变控制方式，具有多种标准通信协议可方便与中控系统进行通信；●安装、调试、维护方便：功率单元按抽屉形式设计，功率单元与外接线采用接插件方式，无需人工接线，具有良好的互换性，方便更换。

独有技术特点1)波形数字化直接合成自适应技术：DLHVF高压变频波形产生部分是用单片FPGA经过一定算法得到离散化的频率和幅值均可控的三相波形数据，再和不同相位的三角载波相比较，产生波形数据信号控制同一相功率单元输出相同幅值和相位的基波电压，但串联各单元的载波之间互相错开一定电角度，实现多电平叠加波形，这样就大大提高了整体控制系统的可靠性。

2)低压整机调试功能：DLHVF高压变频可以利用低压控制电源对高压变频进行功能试验，用户可以在没有高压电源或电机工频运行时在线调试和维修高压变频装置，这样就大大缩短了高压变频设备的调试和维修时间。

3)先进的故障自动检测技术：DLHVF高压变频在每次起动之前会自动对整个系统及每个功率单元进行在线检测，功率单元检测可以具体到每只IGBT的性能检测，这样就可以保证起动前整个装置处于完好状态，使各项准备工作更加有序；4)功率单元采用抽屉式结构，便于更换、维护。

DLHVF高压变频功率柜上的功率单元与主回路之间的连接都是通过动静触头联接的，装拆时只需要将两根光纤取下即可操作，不用花大力气来拆装主回路的螺栓，并且所有主回路联接都在柜后，相对保证了人身安全。

5）在线投切功率单元DLHVF高压变频在正常运行的时候可以手动投入和旁路任意一个功率单元，这样因干扰误动作而旁路的功率单元可以再手动投入正常运行中去，而高压变频产生的故障现象大部分都是因干扰引起的，这项功能会大大提高高压变频的平均无故障工作时间，也就是提高了高压变频的可靠性。

6）功率单元直流电压在线检测功能DLHVF高压变频在高压带电的情况下会在线检测每个功率单元的直流母线电压并将测量值显示在人机界面上，这样操作者能很直观的掌握每个功率单元主回路的工作状态，为进一步分析提供了有力的保证。

7）功率单元软旁路功能DLHVF高压变频在功率单元出现故障时采取机械旁路和电子旁路相结合的方式,保障了功率单元自动旁路时的可靠性。

8）瞬时转矩控制功能在负载有突变情况的工艺条件下，对负载出现突变的情况进行瞬时转矩控制从而使高压变频不会因过流或速断而跳机，提高设备运行的可靠性。

9）变频软起动控制技术变频起动的起动电流小，对起动次数没有要求，起动完毕可无扰动切换到工频状态运行，起动过程无电流冲击。

10）电机旋转再起动控制技术，其技术特点是在电机失速旋转的情况下，高压变频能自动识别电机转速后无扰动投入，拖动电机到变频状态运行。

二、外型尺寸部分6KV高压变频调速装置外型尺寸选型表：1、上表中的外型尺寸包含移相变压器柜、功率单元柜、控制柜三套柜体，不包含旁路柜，柜体总体高度还不包含底部基座槽钢（100mm）和柜顶散热风机（280mm）的尺寸；2、当采用手动旁路时，旁路柜宽度为1200mm，当采用自动旁路时，旁路柜宽度为800mm；3、设备尺寸如有变动，恕不另行通知，具体尺寸以技术协议为准；4、变频装置配套风道须根据现场情况另行设计；5、外形及安装图见下图：三、节能计算部分按照电机学的基本原理，电机的转速满足如下的关系式： n=(1-s)60f/p=n0*(1-s)（P ：电机极对数； f ：电机运行频率； s:滑差）从式中看出，电机的同步转速n0正比于电机的运行频率(n0=60f/p)，由于滑差s 一般情况下比较小（0∽0.05），电机的实际转速n 约等于电机的同步转速n0，所以调节了电机的供电频率f ，就能改变电机的实际转速对于风机、水泵类(平方根转矩负载)有如下的对应关系－电机变速前后风量（流量）、风压（水压）、功率与转速之间关系为： Q1/Q2=n1/n2H1/H2=（n1/n2）2P1/P2=（n1/n2）3Q －流量：单位时间内进入风机的气体体积；H －压力：单位气体通过风机后所获得的能量；P －流体功率，P ＝QH ；η=流体功率/轴功率图所示风机特性图，以下就以风机为例说明变频调速的节能原理：风机工作特性图风机的工作介质是气体，工艺上的应用通常是调节风量，风机的正常工作点为A ，当风量需要从Q1调到Q2时，采用挡板调节，风路阻力曲线由R1改变为R2，其工作点调至B 点，其功率从0-Q1-A-H1所围成的面积变为0-Q2-B-H2所围成的面积，其功率变化很小，而其效率却随之降低。

当采用变频调速时，不用档板调节，其风路阻力特性基本保护曲线R1不变，此时可以按需要升降电机转速，改变设备的性能曲线，图中从n1到n2,其工作点调至C 点，使其参数满足工艺要求，其功率变为0-Q2-C-H3所围成的面积，同时其效率曲线也随之平移，依然工作在高效区。

由于功率随转速三次方变化，故节能效果显著。

其节能量为H3-C-B-H2所围成的面积P ＝（ H2－H3）× Q2可以得出通过变频调速方式改变风量，风量下降一半时，风机轴功率将下降87.5%，，节能效果极其显著。

H 1 Q2Q1Q （m 3/h ） H 3H 2图所示水泵特性图，以下就以水泵为例说明变频调速的节能原理：图2-3. 风机工作特性图水泵的工作介质是液体，工艺上的应用通常二种：A 、 调节流量，管网特性曲线只和出口阀门有关，并且对水压没有要求，其调速节能的工作原理和风机调速节能类似。

H 2 H 3= HQ2Q1Q （m 3/h ）B、保持水压不变，这与风机调速有所区别，在很多时候，管路特性曲线的变化是用水量的减少造成的，流量由Q1变化为Q2时，工作点由A变为B，管网压力升高，威胁管网的安全，在提供需要的流量的同时，通过变频调速将其工作点调至C点，其功率从0-Q2-B-H2所围成的面积变为0-Q2-C-H3所围成的面积，这样水泵的出口压力和管网压力可以保持平衡，但其轴功率却降低很多。

其节能量P＝（H2－H3）×Q2。

如果水泵并联运行时，变频调速的水泵的出口压力不能低于管网压力，否则将出现不对外出水的现象，非但不能节能，反而出现水泵空转耗能的现象四、工作原理部分6KV系列结构图◇6KV6KV系列一般有15个功率模块，每5个功率模块串联成一相10KV系列结构图◇10KV10KV系列一般有24个功率模块，每8个功率模块串联成一相图1. DLHVF系列高压变频调速装置拓扑图图2. 典型功率单元原理图主电路DLHVF系列高压变频调速装置通过将多个低压功率单元的输出叠加起来得到高压。

低压功率单元是改进优化后的标准低压PWM（脉宽调制）低电机变频器，这种低压变频器已广泛应用了许多年。

上图1所示为DLHVF系列高压变频调速装置的典型电路拓扑图，对6KV变频装置来说，电机的每相由五个功率单元串联进行驱动，共15个功率单元可产生6000V AC线电压，10KV变频装置来说，电机的每相由八个功率单元串联进行驱动，共24个功率单元可产生10000V AC线电压，功率单元串联方式采用星型接法，中性线浮空。

每个功率单元由一个隔离变压器的隔离次级绕组供电，，输入三相710V AC，50/60Hz电源，逆变输出最高电压为750V AC、最高频率为120Hz的可变电源。

功率单元与其对应的变压器次级绕组以及对地绝缘等级按对应6KV或者10KV高压等级设计。

所有的功率单元都接收来自同一个主控单元控制器的指令。

这些指令通过光纤传输以保证高压与低压隔离。

典型功率单元的原理图示于上图2。

由710VAC次级供电的三相二极管整流器将直流电容器组充电至约1000VDC左右，该直流电压提供给由IGBT组成的单相H形桥式逆变电路。

为功率单元提供电源的移相变压器次级绕组在绕制时相互之间有一定的相位差，每相5个功率单元主电路可构成30脉冲整流方式。

每相8个功率单元主电路可构成48脉冲整流方式。

这种多级移相叠加的整流方式使得DLHVF系列高压变频调速装置系列变频器能产生非常接近正弦波的输出波形，这样消除了大部分由独立功率单元引起的谐波电流，所以从电网汲取的电流也近似于正弦波形。

DLHVF系列高压变频调速装置系列变频器输入电流的THD也保持小于3%。

DLHVF系列高压变频调速装置在额定输出功率时电机电压和电流的波形很精确近似于真正的正弦波形。

波形质量的定量测定是它的总谐波失真即THD。

使用DLHVF系列高压变频调速装置的电机电流的THD都小于3%。

控制系统DLHVF系列高压变频调速装置控制系统由主控单元和PLC组成，主控单元由电源板、采样板和继电器板，主控板和三块光纤接口板组成。

采样板对输入输出信号进行检测、将信号进行量程转换和滤波，然后再通过母板送到主控板上，主控板的核心器件由DSP+FPGA组成，对信号分析做出处理，对各功率单元进行PWM波形控制、触发、封锁、旁路IGBT，使变频装置提供相应的频率和电压输出，PLC 接收用户的控制指令（启动、停机、急停、频率给定等），实现各种开关信号逻辑处理。