高压变频器产品柜体结构设计
中高压变频器的一体化集成结构
中高压变频器的一体化集成结构
1 引言 现有技术中，变频器的切换柜、控制柜、变压器柜、变频功率单元柜均为独立柜体，其空间布置形式是依次排列。
切换柜与控制柜、变
压器柜分别通过电缆、控制线连接，变频功率单元柜与控制柜、变压器柜分别
通过控制线、电缆连接，由于现有结构的布置，造成相互之间连线长，交错复杂，不便于装配维修。
依次排列的布局使得变频器整体结构体积大，占地面积大，成本高，功率密度低。
2 结构方案 2.1整体结构 整体结构结构示意图如图1所示。
整体结构布置示意图如图2所示。
变频器柜体
背部轴侧图如图3 所示。
串联式通风冷却系统风道流向示意图如图4所示。
2.2工作原理 图1、图2、图3，是本发明一体化集成结构的中高压变
频器实施例结构示意图，包括控制单元1、变频功率单元腔2、切换单元3、变压器单元腔4，控制单元1与变频功率单元腔2位于变频器柜体5前部左右布置；切换单元3与变压器单元腔4位于变频器柜体5后部与控制器单元1、变
频功率单元腔2呈前后排一体化集成结构的方形布局。
图1 整体结构结构示意图
图2整体结构布置示意图
图3 是变频器柜体背部轴侧图
图4 串联式通风冷却系统风道流向示意图
切换单元3与变压器单元腔4之间紧邻，通过电缆连接，变频功率单元。
高压变频器产品柜体结构设计
高压变频器产品柜体结构设计【摘要】随着行业市场竞争的白热化，催生一代比一代性能更优，更智能化，更安全的变频器产品。
产品厂商为应对这一市场化趋势，会不继在技术上的细分解，安排专业人才来实现产品质量上的提升。
变频器产品柜体结构的市场要求也是越来越高，但要满足一定的条件下才可以优化，完善。
【关键词】变压器柜；变频单元；变频柜；控制柜0.引言高压变频器柜体除满足开关，成套产品柜体的要求外，还需满足很重的元件安装要求；电力电子元件安装的特殊要求；柜体结构更复杂；涉及的内容更多；遵守的标准更严格。
所以，高压变频器柜结构具有她的特殊性。
当然，体积小、重量轻、维护方便、安全可靠、低成本等显而易见的因素一直会是柜体结构设计所追求的。
1.高压变频器柜体产生及组成高压变频器产品，在国内分3KV，6KV，10KV三个电压等级，变频器核心是由各个变频单元来实现变频。
一般来说，变频单元的CPU在民用领域其电源不能直接采用3KV，6KV，10KV等级的市电，通常的做法会采用变压器来给变频单元供电，高压变频器产品就会独立出一台变压器柜。
为了实现高低压的分离，会把各相串联颇多的变频单元分离出来单独构成一个柜，叫变频柜。
此柜是高压变频器产品的核心。
国内行业中，对此柜的结构设计一般有两种方案，一种是柜框与各变频单元分别投送客户；另一种是柜内装好变频单元一体投送客户。
显然，两种方案的柜体结构设计是截然不同的。
为了实现对变频单元的双闭环无速度传感矢量控制，基本保护功能，冷却系统控制，信号控制，DCS及控制中心的接驳会产生变频器产品中叫做控制柜的柜体结构。
变频器产品根据一些客户的要求，还会有PLC柜，旁路柜，电抗柜等，在此，不作说明。
2.变压器柜的结构设计不同的变频器生产厂商的所使用变压器是有所不同的，不管怎样，均需遵守IEC-60076-11，IEC-601800-5-1，GB6450-86，GB1094，GB19212.1-2003等标准。
第三章-HIVERT系列通用高压变频器硬件概述
第三章 HIVERT通用高压变频器功能概述HIVERT通用高压变频器一般由功率单元/控制柜，变压器柜组成，大功率还须配置启动柜。
3.1控制/单元柜控制/单元柜(简称单元柜)用于安装控制系统、功率单元及其辅助部件，控制/单元柜主要由以下部件构成●控制器●I/O接口板●人机界面（监视器、触摸式按键、按钮、指示灯）●功率单元●功率单元电阻板●单元电压检测板●控制变压器组件●输出电流检测霍尔元件●输出电压检测板●一次接线室●二次接线室●除湿器●离心冷却风机●UPS（可选）典型单元柜排布图见图3.1。
图3.1典型单元柜排布图3.1.1控制系统功能描述HIVERT通用高压变频器控制系统主要由控制器、I/O接口板和人机界面组成，控制系统图如图3.2所示。
控制器由一块主控板、一块信号板、三块光纤板和一块电源板组成，各板之间通过总线底板连接。
控制器工作电源由本身电源板提供。
控制器外型图如图3.3所示。
主控板采用正弦波空间矢量控制方式产生脉宽调制的三相电压指令,完成对变频器控制的所有功能；通过RS232通讯口与人机界面的监视器进行数据交换。
信号板采集变频器的输出电压、电流信号，并将采集到的输出电压、电流模拟信号隔离、滤波和模数转换，提供数据给主控板用于变频器的控制、保护；光纤板与功率单元通过光纤传递数据信号，一块光纤板控制对应的一相单元，光纤板通过光纤周期性向单元发出脉宽调制（PWM）信号和工作模式指令，并接收功率单元状态信号。
HIVERT通用高压变频器控制器连接图如图3.4所示。
输出电流检测图3.2 HIVERT通用高压变频器控制系统图（10kV）图3.3控制器外型图图3.4 HIVERT通用高压变频器控制器连接图I/O接口板用于处理变频器及与外部连接的模拟信号和数字信号，对数字量做逻辑处理。
具有处理2路模拟量输入和4路模拟量输出的能力，模拟量输入用于处理模拟设置时的设置信号和来自现场的流量、压力等模拟信号，这两路信号通过处理后送到人机界面进行模数转化；模拟输出量输出4-20mA电流信号，对应变频器运行频率、输出电流、输出电压、电机转速信号。
第2章级联型高压变频器拓扑结构
第2章级联型高压变频器拓扑结构第2章级联型高压变频器拓扑结构第2章级联型高压变频器拓扑结构单元串联多电平PWM电压源型变频器（Cell Series Multi－lell PWM：CSML）又称完美无谐波变频器，其性能达到甚至超过了IEEE－519国际谐波标准。
单元串联多电平PWM电压源型变频器采用若干个低压PWM变频功率单元串联的方式实现直接高压输出。
该变频器对电网谐波污染小，输入功率因数高，不必采用输入滤波器和功率因数补偿装置。
输出的波形好，不存在由谐波引起的电动机附加发热和转矩脉动、噪声、输出du/dt、共模电压等问题，可以使用普通的异步电动机。
2.2级联型高压变频器拓扑结构图2.1 功率单元级联型高压变频器结构简图高压变频器运行在高电压场合，提高其主电路的可靠性是一个关键的技术难题，也是高压变频器能否得到迅速推广的关键技术。
本项目的高压变频器为多电平SPWM电压源型变频器，采用多个低压SPWM功率单元串接的新型结构方式，各功率单元的额定功率和输出电压可根据实际需要设计。
其结构简图如图2.1所示。
图2.2是单元串联多电平SPWM电压源型变频器的拓扑结构图[10]，包括移相6KV－900KW功率单元级联型高压变频器的研制输入变压器、变频器主电路和中高压电动机三大部分。
图2.2 单元串联多电平SPWM电压源型变频器拓扑图按照这种主电路形式拓扑构成的高压变频器可以解决两个技术难题：①高可靠性，每一个功率单元都是一个小型的低压变频器，每相的电压由功率单元的输出电压叠加而成，当一个功率单元出现故障后，只会使相电压降低，通过旁路切除后系统能继续运行，不会出现一个单元损坏而导致其它单元损坏的连环故障。
这是一个突出的优点，也是功率元件直接串联所不能比拟的。
功率元件直接串联，只要有一个功率元件出现故障，就会导致整个系统不能工作，所以可靠性较差。
②此种方式的高压变频器解决了对电网的污染问题，功率因数高[11]变频器，它是每相由多个低压变频功率单元相互串联通过叠加来实现高压输出。
高压变频器旁路柜设计原理
高压变频器旁路柜设计原理
高压开关是指用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作用，电压等级在3.6kV~550kV的电器产品，主要包括高压断路器、高压隔离开关与接地开关、高压负荷开关、高压自动重合与分段器，高压操作机构、高压防爆配电装置和高压开关柜等几大类。
高压开关制造业是输变电设备制造业的重要组成部分，在整个电力工业中占有非常重要的地位。
高压变频器旁路柜使电动机起动的全过程可预测、可调整、可控制。
起动电流小而平滑、无冲击，显著降低电网压降，保证电网的可靠运行，有效的保护了电动机及被其起动的传动机械。
具备完善的报警提示功能和电动机保护功能,采用PLC控制，可靠性高。
在标准型的基础上，增加电流闭环自动控制功能。
即在电动机起动过程中自动检测电动机电流，同时根据电流大小自动调节控制装置，使电动机起动达到最佳化。
设计特性：
变频控制柜是由内装的高性能通用或专用系列变频器加外围的开关控制，数据采集，继电保护，人机对话等电气元件和柜体组成的，是对三相交流电动机（包括风机，泵）进行变频调速控制的交流拖动装置和节能装置。
变频控制柜采用封闭柜式结构，防护等级一般为IP20，IP21,IP30等，采用型材骨架，表面涂敷喷塑，且容易并柜安装，上端可配置母线，变频器面板外引至柜体外表可直接操作，根据需要可设置就地和远程控制或工控机、PLC、DCS、可编程操作终端人机界面通讯控制,具有很直观的各种显示功能
变频器是变频柜的专用配套产品，其变频调速功能及主要技术参数取决于内设变频器的规格型号和外围的配置状况。
变频器柜根据用途的不同和功能的各异其差别也很大，一般根据工矿要求定制.。
高压变频器旁路柜
江苏华峰电器控制设备有限公司华峰电器一拖一旁路柜技术要求江苏华峰电器控制设备有限公司一、正常使用环境条件环境温度，上限+40℃（+50℃），下限-15℃。
相对湿度不大于90%（+25℃时）海拔高度不超过1000m。
地震烈度不超过8度。
无火灾、爆炸危险、化学腐蚀及剧烈振动的场所。
输入电压: 10±10% KV, 50HZ.额定电流:400A.二、适用标准产品符合应以下标准；GB3906-91 3～35kV 交流金属封闭开关设备；GB1984-89 交流高压断路器；GB11022-89 高压开关设备通用技术条件；GB311.1-97 高压输变电设备的绝缘配合；GB763-90 交流高压电器在长期工作时的发热；GB2706-89 交流高压电器动、热稳定试验方法；GB3309-89 高压开关设备在常温下的机械试验；GB4208-93 外壳防护等级的分类；IEC298-90 额定电压 1kV 以上 52kV 及以下交流金属封闭开关设备和控制设备。
三、旁路开关柜的结构及电气性能1.柜体钢板采用优质冷轧钢板,厚度为2.0MM 以上.2.采用630A户内高压隔离开关,配套手动操作机构.3.操作机构与开关的转轴之间不能只采用简单的抱箍结构,而要用直径大于8毫米的插销,以防操作机构失灵.4.三把刀闸之间应有可靠的机械联锁,QS2,QS3 不能同时合上, 但能同时断开. QS1 , QS2, QS3 与上级用户高压开关柜及各变频柜之间应能实现电气连锁.联锁关系如下:10KV BUSM在变频状态下，QS2 断开后，变频器任何故障都不会分断用户高压开关；只有在 QS1，QS2 合上，QS3 断开或者 QS1，QS2 断开，QS3 合上这两种情况下，用户高压开关才能合上。
其余情况，高压开关应拒合。
QS2 与 QS3 之间具有机械互锁装置，保证 QS2 和 QS3 不能同时合上。
5.柜上应有高压带电指示装置, 柜门上同时装有电磁锁,以防止带高压打开柜门.6.柜门上应印有本柜的高压方案图,以便用户接线,各接线端应标志明确,字体清楚且不宜脱落.7.为了保证开关柜正确操作的程序性，开关柜设置有可靠的机械、电气连锁机构，符合“五防”功能的要求。
ZINVERT高压变频组成与结构
5
ZINVERT变频旁路柜 旁路柜：实现变频检修时电机直接投切至工频电网， 恢复改造前运行模式。有自动、手动两种旁路方式。
6
ZINVERT变频旁路柜
一、手动旁路柜
通过隔离刀闸实现工/变频的手动切换。
□ K1输入刀闸：单刀单掷 □ K2输出刀闸：单刀双掷 □ 变频状态：
K1合闸，K2变频位置
功率单元体：主要由三相桥式整流桥、滤波电容器、IGBT逆 变桥构成，同时还包括由功率器件驱动、保护、信号采集、 光纤通讯等功能组成的控制电路。通过控制IGBT的工作状态， 输出PWM电压波形。每个功率单元在结构及电气性能上完全 一致，可以互换。
A B C RD RD RD D2 D4 D6 C2 R2 LRK V D1 D3 D5 C1 R1 L+ R+ U
变频器控制器
系统内置PLC
继电器板
23
控制电源空开
散热风机控制 接触器
控制电源变压器 （220V/165V/9V）
系统UPS
24
控制器正面
变频器内部 压板 二次电源板， AC220变 DC220V/12V
单相、三相 电源滤波 控制器柜门后
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输入电压、电流的检测
输入电压检测：变压器的第 三绕组线圈
A
Vo Vo 相电压＝3464V Vo Vo Vo Vo＝577V Vo 线电压＝6000V
功率单元 可自动旁 路
Vo Vo
Vo
Vo
Vo
Vo
Vo
Vo
Vo
Vo
Vo
C
Vo
B
电池组高压再生技术
16
ZINVERT变频功率柜
柜内单元体布置
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毕业设计--一种矿用隔爆滤波型变频器隔爆柜子的结构分析
一种矿用隔爆滤波型变频器隔爆柜子的结构分析摘要随着计算机技术的高速发展，有限元技术在现代设计中应用越来越广泛。
有限元技术具有计算速度快，精度高的特点。
通过有限元分析计算，设计人员在设计阶段就能了解到构件的应力、应变及位移，同时可以方便的对构件反复修改，达到优化结构的目的。
矿用隔爆滤波型变频器隔爆柜子是放在煤矿井下的电机控制柜。
箱体必须有足够的强度和刚度，以防止变频器发生爆炸时，能承受其瞬间产生的强大爆炸力。
箱体在传统设计中，多采用类比法或凭经验设计，这样设计出来的产品，其受力情况设计者心中无数，往往造成产品不合格或材料浪费现象。
增加了制造成本，延长了制造周期。
因此，在某种有限元的支持下，对变频器箱体进行受力分析，检验其强度和刚度是否满足要求，对提高变频器箱体的技术水平，快速响应市场，降低成本具有十分重要的意义。
在此背景下，本文以山西防爆电机有限公司电设计的矿用隔爆滤波型变频器防爆柜作为研究对象，对其柜体进行有限元分析。
完成的主要工作包括：（1）认真学习研究煤炭安全标准；（2）利用三维建模软件Solidworks对箱体进行实体建模；（3）利用有限元分析软件Simulation对箱体进行静态分析，通过分析计算，显示出箱体的变形情况，同时可以得出箱体任意位置的应力值和位移值。
并针对每次计算结果，对箱体进行适时改进。
关键词：防爆柜；有限元；应力；应变；优化；AbstractWith the rapid development of computer technology, the Finite Element Method(FEM) is widely used in modern design. FEM is a method of high speed and high precision. The stress, strain and displacement can be obtained with the Finite Element Analysis (FEA) in the design stage. And it is convenient to modify and optimize the structure.Mining flame-proof filtering type transducer explosion-proof cabinet is used in coal mine. The explosion-proof cabinet should have enough strength and stiffness, and should be able to endure the tremendous blast-force during the moment gas blasts. Traditionally, the explosion-proof cabinet design always relies on analogy and experience. The designer can’t know the deformation of the the explosion-proof cabinet, and which may make the product disqualification, or wasting material or high developing cost, and longer designing and manufacturing cycle. Therefore, it has great significance to find a new approach to analyze and calculate the mechanical model of cabinet, check its strength and stiffness based on a certain FEM software. Thus it can improve the technique of cabinet design, speed up the response to the market requirement and reduce the cost.This paper investigated the explosion-proof cabinet designed by Shan Xi Explosion proof motor company. The cabinet was analyzed by FEM. The major works completed mainly included: (1) The fundamentals on FEM were discussed; (2) The solid model of the cabinet was created by 3D design software SolidWorks. (3) The Nonlinear Finite Element model was built and calculated by FEM software Simulation. Through calculation and analysis, the deformation of the transformer cabinet was obtained. Meanwhile, the stress and displacement of every element were also obtained. Based on the results of each analysis the realtime modification of the cabinet structure was achieved.Key Words: Explosion-proof cabinet; the Finite Element Method; Stress; Strain ；Optimization ；目录引言 (1)第1章有限元简介 (2)1.1 有限元的发展历程 (2)1.2 有限元法的基本思路 (2)1.3 有限元法的理论基础 (3)1.4 有限元的解题步骤： (5)1.5 有限元的发展趋势 (7)第2章防爆技术的应用与意义 (9)第3章变频器的工作原理 (9)3.1 变频器简介 (9)3.2 谐波对供电线路的影响 (10)第4章变频柜设计时应注意的问题 (11)4.1 机械负载与电机转矩特性种类 (11)4.2 电气设计工程师的设计 (12)4.3 电气工艺设计 (13)4.4 柜体钣金工艺设计 (13)第5章防爆柜设计的技术要求 (14)第6章变频调速系统结构设计 (15)6.1 柜体的布局和器件配置 (15)6.2 变频调速系统变频柜设计 (15)6.3 变频控制柜内部基本布局 (16)6.4 变频器散热及制作 (17)第7章防爆柜的三维实体模型 (18)7.1 Solidworks软件介绍 (18)7.2 三维建模步骤 (19)第8章焊接技术 (19)第9章有限元分析与Simulation在隔爆柜结构分析中的应用 (21)9.1 Simulation简介 (21)9.2 Simulation对防爆柜的结构分析步骤 (21)总结 (31)参考文献 (32)附录A 山西防爆电机公司防爆柜参考图 (34)致谢 (35)引言随着煤矿供电系统不断完善升级, 隔爆型干式变压器作为井下的重要供电设备已得到广泛应用。
高压变频器基本结构
一．高压变频器的基本结构将50HZ（60HZ）固定6KV（10KV）电网频率变换成0-50HZ可调频率的功率变换设备称为变频器，输出3KV/6KV电压的变频器称为高压变频器。
变频器一般由三部分组成：整流电路AC-DC；中间直流环节，滤波和能量储存；逆变器DC-AC。
二．工作原理高压变频器是由多个单元串联而成，上图显示了如何由低压单元叠加达到高压输出目的。
各个功率单元由输入隔离变压器的二次隔离线圈分别供电，额定电压为630V，每相6个，因此相电压为3780V，所对应的线电压为6600V，给功率单元供电的二级线圈互相存在一个相位差，实现输入多重化，由此可消除各单元产生的谐波。
三．专业的指标数据是衡量产品性能的唯一标准衡量高压变频器性能的主要指标有：输入对电网的谐波污染；输入的功率因数；输出波形的质量，可靠性等。
1．输入谐波高压变频器输入整流环节都为非线形的，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密切相关。
输入谐波对电力系统的影响：如果变频器输入电流谐波较大，对电力系统会影响继电器装置、测量仪器仪表、计算机系统及通信设备的正常工作。
谐波会使挂在同一电网的电机、变压器和电容等用电设备损耗增大，严重时会过热或烧毁设备。
输入谐波的数值应该控制在标准之内：IEEE519-1992国际标准；GB/T14549-93国家标准。
图：六脉冲二极管整流电路及输入电流波形图：12脉冲二极管整流电路及输入电流波形图：12脉冲晶闸管整流电路及输入电流波形图：36脉冲整流电路即可输入基本完美的无谐波电流波形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。
通过对上面6脉冲二极管、12脉冲二极管、12脉冲晶闸管和36脉冲的输入波形比较，6脉冲可以有效的抵消5次以下的谐波，12脉冲整流可以有效的抵消11次以下的谐波，36脉冲可以有效的抵消35次以下的谐波。
在不加滤波器的情况下，完美无谐波变压器的谐波含量控制在2%之内。
10kv变频器柜技术标准
设备概述本设备由功率柜、移项变压器和旁路柜组成，其中高压变频器采用直接高压输入，直接高压输出〔高-高〕的方式，省去了输出升压变压器，输出电压是由多个功率单元相互叠加而形成的。
功率柜：功率柜是高压变频器与其连接的设备的监控和控制，保证整个调速系统的平安可靠运行。
功率柜是由控制机和功率单元单元组成。
控制机是高压变频器的大脑，功率单元是主体。
控制机控制机是一个全数字信号控制装置，内置总线板、CPU板、PWM 板、数字板、模拟板、通讯板以及显示板。
通过编程器将符合用户现场工况的控制程序下载至控制机后，控制机便可实现调速系统的开环或闭环控制、生成多电平的PWM 控制波形、实现快速保护及网络通讯等控制功能。
总线板主要功能为整个控制机的电源供应、各板数据传输及内、外部数据交换。
CPU板、数字板、模拟板主要用于用户现场各种信号的处理,高压变频调速系统运行和故障的连锁。
PWM 板主要用于控制机与各功率单元板间的光纤通讯连接。
通讯板主要用于高压变频器与外界的通讯连接，可以和用户现场灵活接口，满足用户的特殊要求。
显示板上的显示屏提供友好的监控和操作界面，实时显示高压变频调速系统各组成局部的工作状态，使用户能够直观而准确的了解系统的工作情况。
控制机与功率单元之间采用光纤信号传输技术，低压局部和高压局部完全可靠隔离，系统具有极高的应用平安性，完美的电磁兼容性，优良的运行可靠性。
其中总线板的作用为：整个控制机的电源供应、各板数据传输及内外部数据交换。
CPU 主控板为控制机的核心，负责产生PWM 波、进行信号处理等。
上控制电后，面板上的数码管会显示相应的信息。
假设数码管无显示，那么可能是单片机内没有烧写程序。
PWM板的作用是通过信号调制处理产生所要求的PWM波形，并驱动光纤座T1528生成驱动功率单元板的光信号。
板上的核心器件是FPGA模块，负责信号的调制处理。
模拟板的作用是接受外界发出的模拟信号，锁存后送到主控板，并发送控制机发出的模拟信号。
高压变频装置电气室空调设计
ｉ Ｎ＝ ６ ８ ． ４ ２ ｋ Ｊ ＆ｇ ， ｉ Ｗ＝ ９１ ． ２ ６ ｋ Ｊ ＆ｇ ， ｉ Ｃ ＝ ７ ２ ． ８ ４ ｋ Ｊ ＆ｇ， ｉ ０＝ ５ ４ ． １ ７ ｋ Ｊ ／ ｋ ｇ 。 炼钢厂 的区域环境空气质量较差 ， 含尘量大 。并且上海地 区 其 中下标 “ Ｎ” 代表室 内状态 点 ， “ ｗ” 代表室外状 态点 ， “ Ｏ” 送 的室外计算 温 、 湿度 比较 高 ， 采 用风冷方式 对空调器夏 季的出力 有较 大影响 ， 而夏季又是需要冷 负荷最大 的季节 ， 因此 在空调选 风状态点 ， “ Ｃ” 代表新风 和回风混合后的状态点 。 室 内余 热量 Ｑ余热量 ： Ｑ总冷负荷 一 Ｑ高温排风 ，代入公式 型时选择水冷式空调机组 ， 冷却水采用全厂工业净循环冷却水。 Ｑ余 热量 ／ （ ｉ Ｎ — ｉ Ｏ） ， 得 Ｇ系统风量 ＝ ３ ． ９ １ ｋ ｇｓ 空调选用 ２ 台１ ５ Ｐ的水冷柜式空调机组， 额定制Байду номын сангаас量 ： ４ ２ ｋ Ｗ／ 台。 Ｇ系统风量 ＝
１工 程 实例
２ ． ２ ． １ 系 统 概 述
２技术 方案
根据本工程 的特点 ， 设计考虑了 ２ 种 方案 ： （ １ ） 单元式空调机 组（ ２ ） 组合式空气处理机组 。下面对 ２方案分述之。 ２ ． １ 单元式空调机组方案
２ ． １ ． １ 方 案描 述 本方案系根据 电气 室的冷负荷 ， 配 置单 元式空调机组 ， 负担
２ ． １ ． ３系统全年运行模式及 主要特点 高压变频 电气室空调设备需要全年制冷运行， 运行能耗较大。
空调系统所需冷量 Ｑ系统冷量 ＝ Ｇ系统风量（ ｉ Ｃ — ｉ Ｏ） ＝ ７ ３ ｋ Ｗ。 根据上述计算数据进行设 备选 型， 见表 ２ 。
Ш高压变频器本体图纸
12 (+24V)
旁路电源 Power_DC2
标记 处数 分区 更改文件号 签名 设计 工艺
标准化 审核 批准
4
年月日
高压变频器
图号：SH-HVF-III-KZ/3.01-006
5
柜内其它器件接线图
D
湖北三环发展股份有限公司 6
1
2
3
4
Ш型端子转接板
A
IO6
IO5
IO4
IR11
IR10
IR9
DA4
2
3
4
5
6
文档配置说明
文件名 III型高压变频器_电气图
A
V3.01
序号
适用 高压变频器图纸电气部分
1
拟制：刘楠
时间：2009－05－31
版本号：V3.01
2 说明（新建）：控制柜内器件位置有改动，UPS，主控，转接板，开关电源放置
在端子箱室,TB1端子移至端子箱室；器件位置从上至下依次为接触器，空开，
3
创建 继电器，隔板，PLC，旁路电源，TB5端子。
4
5
6
B
拟制：
时间：
版本号：
7 说明：
8 修改
9
10
11
拟制：
时间：
版本号：
12 说明：
13
C
修改
14
15
16
拟制：
时间：
版本号：
17 说明：
18 修改
目录
图号 （规格型号）
SH-HVF-III-KZ/3.01-000 SH-HVF-III-KZ/3.01-001到007 SH-HVF-III-KZ/3.01-008到010
变频器整机结构设计工艺规范（参考Word）
变频器整机结构设计工艺规范（参考Word）变频器整机工艺规范变频器的结构设计要注意：布局合理，减少耦合电感，保证器件散热均匀，相互间电磁影响小简介变频器作为一个电力电子产品，它集计算机软件控制，电力电子、结构设计等多方面的知识于一体。
结构设计作为实现其预定功能的载体，其设计优良与否，不但决定其能否稳定可靠的工作，而且直接决定其在市场上是否有良好的竞争力。
对于变频器整机设计，通常按以下几个步骤进行。
设计需求——器件选型——整机设计——零件设计及图纸绘制——加工生产。
一、设计需求设计之先应先通过市场调研搜集相关设计需求。
通过市场意见反馈，结合早期产品的缺陷，对整机设计提出设计目标。
1.设计规格变频器整机通常以电压等级、功率范围来划分每款整机。
明确设计电压等级，设计功率。
2.外观设计a.外形尺寸要求因成本降低，节省安装空间，超越竞争对手等市场需求，对整机外形尺寸要求越来越小。
通过调研应明确设计的目标尺寸。
b.安装形式通常安装形式有两种，一种是壁挂式安装，一种是柜式安装。
c.外观要求外观设计应新颖、独特、美观，可通过专业的美工设计对外观进行造型设计。
3.材料选用通用变频器的整机结构设计通常选用两种材料（见“附一常用材料列表”）：塑胶和钣金。
塑胶材料通常用在15kW（也有设计30kW)及以下功率，钣金常用在18kW及以上功率。
4.进出线方式目前通用变频器常见的进出线方式有两种：a.下进下出较为传统的进线方式，特点是输入输出线均在变频器下端，用户接线方便，对于大功率而言，输入线在内部占据一定空间，且影响整机布局。
b.上进下出目前设计应用较多，特点是输入线在变频器上端，输出线在下端。
用户接线稍有不便，但整机布局较合理，能节省一定空间。
二、器件选型在明确设计要求后，由硬件工程师对该款机型用到的所有电气元件进行选型，确定该器件的品牌、厂家、价格、采用渠道等。
结构工程师收集已确定的元器件的资料。
三、整机设计在相关资料准备好后即可开始整机设计，整机设计分两条线：一是PCB板设计，二是结构设计。
焦作华飞电子5400kVA 10kV高压变频器结构的设计
5400kVA/10kV高压变频器的结构设计█文/ 程道星赵骞一、引言随着高压变频器技术的日趋成熟和国家节能降耗、提高经济效益的要求，高压变频器正向着电压更高、容量更大、性能更优的方向发展。
大功率和超大功率高压变频器的市场前景日益被业内看好。
如何能解决好大容量高压变频器的结构及性能问题，已成为打开大容量高压变频器市场的关键。
大容量变频器并非小容量变频器的简单放大，在结构设计上更需要注意一些技术问题，如IGBT并联均流、散热设计、低杂散电感母线设计、大量电解电容的布置及体积控制、驱动板的抗干扰性、变频器柜体有效散热设计等。
二、功率单元结构设计功率单元是高压变频器的一个重要部件，10kV高压变频器由27个功率单元组成，每相9个顺序串联。
随着高压变频器容量的变大，功率单元通过的电流也随之增加。
IGBT的并联使得模块数量增加，同时IGBT吸收电容、直流环节电解电容的数量也都增加。
在保证电气性能不受影响的前提下，如何充分利用空间，将众多电器元件合理摆放，成为设计的重要问题。
功率单元的设计采用如下结构,如图1所示，功率单元总体分成电容器组件、功率器件组件和控制板三部分。
电容器组件在单元的顶部，如图2所示。
功率器件组件位于单元下部，如图3所示。
这种方式不但连接方便、便于拆装，并且充分利用了空间。
图1 功率单元外形图图2 电容器组件图电容器组件中均压电阻直接安装在电容器固定孔上，驱动控制板安装在电容组的侧边，与内部的大电流主回路实现了有效的电磁屏蔽。
图3 功率器件组件图功率器件组件放置在底部，IGBT模块正面朝上安装在散热器上，这样使IGBT模块受外力影响减少到最小。
直流环节采用两张平行的铜排来设计，减少了杂散电感；驱动板、吸收电容作为一个整体设计，直接固定在IGBT上方，触发线做到了最短，吸收电容做到了离IGBT 最近，这种设计对于抑制IGBT模块的误触发，吸收IGBT模块的关断过电压起到了良好的效果。
三、高压变频器柜体结构设计高压变频器柜体结构设计应满足生产简便，现场安装、调试、维护方便等基本原则。
变频器、变频柜结构设计与安全
（浅谈）变频器、变频柜结构设计与安全作者：F帆，2007-8-12 11:33:00 发表于：《变频器与调速论坛》共有3人回复，268次点击加为好友查看播客发送留言变频器、变频柜结构设计与安全1、总则1.1安全的原则为了设计出安全的产品,设计者必须了解安全要求的基本原则。
这些原则不能代替本标准的详细要求，只是让设计者了解这些要求所依据的原则，如果产品涉及的技术、材料或结构方式未明确确定，那么产品的设计应至少达到本安全原则所述的安全等级。
设计者不仅要考虑产品的正常工作条件，还要考虑可能的故障条件以及随之引起的故障、可预见的误用以及诸如温度、海拔、污染、湿度、电网变频器的过电压和通信线路的过电压等外界影响。
在确定采用何种设计方案时，应遵守以下的优先次序：——如果可能的话，规定能消除、减小危险或对危险进行防护的设计原则；——如果实行以上原则将削弱产品的功能，那么应使用独立于产品的保护措施，如人身保护措施（本标准未作规定）；——如果上述方案和其它的措施均不切实可行，那么应对残留的危险采取标识和说明的措施。
1.2范围本标准适用于本公司产品开关变频器的结构特性。
2、结构的稳定性在正常使用的条件下，各单元和设备结构上引起的不稳定性不应达到会给操作人员和维修人员带来危险的程度。
如果各单元设计成要在现场固定在一起的，而且不单独使用，单个单元的稳定性可从2的要求中免除。
当某个单元的安装说明书规定：整个设备在工作前要固定在建筑物构件上，则2的要求不适用。
在操作人员使用的条件下，如果需要，则该稳定装置应随着抽屉、门等的打开自动起稳定作用。
在维修人员执行操作期间，如果需要，该稳定装置应是自动动作的或提供一个标记以告诫维修人员使用稳定装置。
在适用的情况下，通过下列试验来检验其是否合格。
每一项试验应单独进行。
试验时，设备的各箱柜应在其额定容积范围内装入能产生最不利条件的定量物件。
如果在正常操作设备时要使用脚轮和支撑装置，则应使各脚轮和支撑装置处在最不利的位置上，使轮子和类似的装置锁定或被阻。
高压变频器 结构设计概要
一变频器定义通常所指的变频器是指将固定频率、固定电压的工频电源变换为变频、变压电源提供给电动机来改变电动机转速，从而提高电机传动系统运行效率和控制能力，从而满足工艺要求和实现节能降耗的目的装置。
二变频器分类按照输入变频器的电网电压等级分类,变频器可以分为低压（110V、220V、380V等）、中压（690V、1140V、2300V等）和高压（3kV、3.3kV、6kV、6.6kV、10kV等）；目前我们有6KV、10KV两种电压等级的高压变频器。
低压变频器目前一般直接购买，然后再进行改造，对结构来说，主要是做个机柜，把低压变频器还有其它的电器件装到这个柜里。
三高压变频器构成由功率单元柜、变压器柜、旁路柜（用户根据情况选购）和远控箱四个部分组成。
功率单元柜主要包括功率单元、旁路单元、HVF-TEMP组件、电压霍尔单元、柜顶风机组件和控制部分（对于结构来说，主要是单元控制器和主控制器和HMI单元）和照明灯。
变压器柜主要有变压器、电源切换模块、预充电组件、柜顶风机组件和照明灯等。
旁路柜属于一种开关柜，它的里面主要安装的是隔离开关或真空短路器，它的作用是电机电源开关转换的作用，是通过变频器到电机还是不通过变频器支架到电机。
旁路柜根据实际情况，种类比较多，主要分为手动和自动两种。
变频器很多非标工程项目主要是旁路柜的重新设计制造。
远控箱结构相对简单，但是种类繁多，目前结构部分还没有蓝图。
四高压变频器结构设计概述1.单元控制器，主控制器（1）对于结构来说，比较成型，外形基本固定，目前都已成蓝图，以后再设计新的控制器，基本上就是在蓝图的基础上改变；（2）机箱内部是低电压，爬电距离和电气间隙以小于5；（3）机箱壳体材料为不锈钢钢板；插件面板材料为冷轧钢板，印字面及相邻四周侧面喷冷灰（样板色）氨基烘漆（亚光），其余不喷；（4）机箱高度为口*^0.9（如6U高的机箱，高度为265.9）；机箱深度根据实际情况定。
插件面板的宽度为n*5.08-0.3；高度为n*U-1.9。
变频柜设计规范课件
FOTILE
变频柜设计规范
变频器基本参数的调试
变频器功能参数很多，一般都有数十甚
至上百个参数供用户选择。实际应用中，没必
要对每一参数都进行设置和调试，多数只要采
用出厂设定值即可。但有些参数由于和实际使
用情况有很大关系，且有的还相互关联，因此 要根据实际进行设定和调试。
因各类型变频器功能有差异，而相同功能
变频、低压电气控制系统设计与讲解
2011年0ห้องสมุดไป่ตู้月
变频柜设计规范
目录
概述 变频控制系统设计流程 变频控制系统调试 低压电气控制系统设计与选型 总结
FOTILE
变频柜设计规范
概述
众所周知，变频器已经广泛应用各行各业。但变频控制系统 如何设计，变频控制柜设计与制造对实际应用具体要求，是许多 电气工程师及制造商，客户想明确了解的。本章从实际设计及应 用案例中，总结设计要点，写出拙见，供同行参考。
二 转矩提升
又叫转矩补偿，是为补偿因电动机定子绕组电阻所引起的低 速时转矩降低，而把低频率范围f/V增大的方法。设定为自动时，
可使加速时的电压自动提升以补偿起动转矩，使电动机加速顺利
进行。如采用手动补偿时，根据负载特性，尤其是负载的起动特
性，通过试验可选出较佳曲线。对于变转矩负载，如选择不当会
出现低速时的输出电压过高，而浪费电能的现象，甚至还会出现 电动机带负载起动时电流大，而转速上不去的现象。
变频柜设计规范
3． 恒功率负载。如卷扬机， 机床主轴。
公式：P=T*N/975 一般达到特定速度段时，按恒转矩，超过特定速度时，按恒功率运转。
恒功率机械特性较复杂。 对于每个变频控制柜，设计是整个系统重点，最 能体现产品质量关键环节。
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高压变频器产品柜体结构设计
【摘要】随着行业市场竞争的白热化，催生一代比一代性能更优，更智能化，更安全的变频器产品。
产品厂商为应对这一市场化趋势，会不继在技术上的细分解，安排专业人才来实现产品质量上的提升。
变频器产品柜体结构的市场要求也是越来越高，但要满足一定的条件下才可以优化，完善。
【关键词】变压器柜；变频单元；变频柜；控制柜
0.引言
高压变频器柜体除满足开关，成套产品柜体的要求外，还需满足很重的元件安装要求；电力电子元件安装的特殊要求；柜体结构更复杂；涉及的内容更多；遵守的标准更严格。
所以，高压变频器柜结构具有她的特殊性。
当然，体积小、重量轻、维护方便、安全可靠、低成本等显而易见的因素一直会是柜体结构设计所追求的。
1.高压变频器柜体产生及组成
高压变频器产品，在国内分3KV，6KV，10KV三个电压等级，变频器核心是由各个变频单元来实现变频。
一般来说，变频单元的CPU在民用领域其电源不能直接采用3KV，6KV，10KV等级的市电，通常的做法会采用变压器来给变频单元供电，高压变频器产品就会独立出一台变压器柜。
为了实现高低压的分离，会把各相串联颇多的变频单元分离出来单独构成一个柜，叫变频柜。
此柜是高压变频器产品的核心。
国内行业中，对此柜的结构设计一般有两种方案，一种是柜框与各变频单元分别投送客户；另一种是柜内装好变频单元一体投送客户。
显然，两种方案的柜体结构设计是截然不同的。
为了实现对变频单元的双闭环无速度传感矢量控制，基本保护功能，冷却系统控制，信号控制，DCS及控制中心的接驳会产生变频器产品中叫做控制柜的柜体结构。
变频器产品根据一些客户的要求，还会有PLC柜，旁路柜，电抗柜等，在此，不作说明。
2.变压器柜的结构设计
不同的变频器生产厂商的所使用变压器是有所不同的，不管怎样，均需遵守IEC-60076-11，IEC-601800-5-1，GB6450-86，GB1094，GB19212.1-2003等标准。
所以，变压器在柜内的温升及负重将会是变压器柜结构设计需攻克的两大难题。
一般来说，变压器分自冷（AN），强迫循环冷却（AF），就于AF方式为例，从国内市场需求出发，变压器柜的结构设计会针对以下几方面着手：
（1）设计风道，需采用仿真模拟设计软件，获取参数，为结构设计提供支持。
（2）负重设计，柜体底座采用仿真模拟设计，获取参数，为底座结构设计
提供支持。
（3）输入方式满足上下进线通用设计。
（4）柜体满足前后维护或仅允许前面维护设计。
（5）柜体最少满足二种以上运输方式设计。
（6）柜体不低于IP31防护等级要求设计（风机除外）。
（7）运行噪音低于80dB设计。
（8）符合IEC61800-5-1等标准设计要求。
（9）柜体满足试验方便设计求。
（10）柜体满足并柜设计要求。
（11）柜体温升小于125K。
除以上方面外，一些外来因素也会影响到变压器柜结构设计：
首先，变压器柜空间设计要求是很高的，因为，变频柜，控制柜受变频单元，元件的限制，基本是量身定做的，空间变化不大。
往往变压器柜体积做小些，市场份额就能争取多些。
其次，在我国，变压器的制造要求也有很严格的市场准入门槛。
做变频器的厂商，不一定会做变压器。
对变压器柜结构设计人员对沟通，协调水平也是一个挑战。
总之，变压器柜结构设计除满足功能性要求外，其强度，维护更换，运输方便，使用环境等因素往往会使设计人员处于顾此失彼的境地。
采用Top-Down设计手法，能很好地解决这些难题。
3.变频单元的结构设计
变频单元是变频器产品的核心部分，变频单元的结构设计受以下因素影响：
（1）电力电子元件工作环境温度要求很高，而自身发热又很大，两者矛盾的问题需结构设计解决。
（2）电线，电缆无法承载通过IGBT的大电流，需采用铜排代替，铜排占用的空间与元件排布存在矛盾问题需结构设计解决。
（3）变频单元空间还受IEC61800-5-1空间，沿边绝缘距离，相与相之间距离等标准条件限制，触使变频单元各元件的排布合理并符合要求。
4.变频柜结构设计
根据本文第1点提到：柜内装好变频单元一体投送客户的变频柜结构设计。
客户更容易接受，对自身产品质量也有保证。
当然，变频柜安装单元后投送时其强度要过硬为前提。
变频柜仅满足这一点是远远不够的。
还需从以下几点着手：
（1）设计风道，需采用仿真模拟设计软件，获取参数，为结构设计提供支持，设计时，把单元装配柜内一并模拟，这种仿真才真实有效。
（2）满足负重，每相串联几个到十几个不等的变频单元，每个变频单元重量轻者几十斤，重者几百斤，三相总和。
柜体负重也是不小的。
（3）满足单元的互换性，每个单元占用的空间需保持一致。
固定单元需简便设计，对维护，更换才方便，快捷。
当然，本文第1点提到（4）、（5）、（7）、（8）、（9）、（10）点也是要满足的。
变频柜结构设计的好，坏直接与变频单元的使用寿命相关。
由于国内变频产品使用在矿山，火力电站，钢铁企业等环境较差的地方。
早期，国内变频柜的防护达到IP20，IP21就可行了；目前，国内市场对防护要求越来越高。
电力电子元件对粉尘，湿度等较差空间环境除会影响寿命外，还会影响使用功能，产生安全隐患。
变频柜成了变频单元的一道防护屏障，客户会很在意。
自然，也是变频柜结构设计需攻克的难题之一。
5.控制柜结构设计
（1）控制柜结构为实现高低电压的分离，控制柜设计会从用户角度考虑，因用户接触控制柜的次数会多一些，往往正面排布低压部件，背部排布高压部件来归避触电的危险。
（2）3KV，6KV等级的变频器产品，在国内市场要求靠墙安装。
高压部分需维护时，就必须设计成从正面低压侧开启一道门进入高压侧维护。
（3）输出方式满足上下进线通用设计。
（4）元件排布，工艺布线，操作方便等细节设计是客户直观评价变频器产品好，坏的窗口，设计时需追求合理，美观，人性化。
（5）预留空间给客户实现一些特殊要求而增加元件排布的空间，以满足变频器产品的兼容性。
当然，本文第1点提到（5）、（6）、（8）、（9）、（10）点也是要满足的。
6.结束语
变频器柜体结构市场上的要求？结构要求紧凑；柜体上，下进线方式要求通用，有些客户还会要求柜体内走线；采用两套柜并柜输出，实现增加变频器容量成双倍增加；变频器为实现同步、异步电机切换；客户要求增加加热器、UPS、PLC等非标要求；按行业内人们的说法，变频器产品柜体结构设计，其实是钣金，机械设计。
所掌握的知识不必很丰富就可以完成柜体设计。
实际上是一个思维误区。
柜体内的每件钣金均是建立在理解了电气原理后，每个元件选完型号后作出的设计。
需掌握电气知识后，柜体结构、机械设计才有此谈起。
电气，结构设计是一个整体。
只要分工明确、分清主次、相互配合，共同合作才会设计出一套满足客户要求的、优质的产品来。
变频器产品柜体设计尤其如此。
【参考文献】
[1]梁昊.《最新变频器国家强制性标准实施与设计选型使用技术手册》.
[2]《IEC61800-5-1□2007 Adjustable speed electrical power drive systems》.。