利德华福变频器资料
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图3 高压变频调速系统参数设定1界面
北京利德华福高压变频调速系统 2003–12–01 信号板过流 故障记录03/04 阀门未关严 风机故障
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 缺 缺 ― ― ― ― ― ― 相 相 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 缺 缺 ― ― ― ― ― ― 相 相 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 缺 光 相 纤 前页
与现场接口适应能力强
可接受和输出如下信号: 4~20mA/0~10V模拟给定/指示信号 •无源继电器接点开关量信号 •内置PLC与现场点对点通讯
•PROFIBUS、MODBUS等现场总线
•其他用户需要的通讯方式可协商
变频器支持多种总线接口
内置MODBUS总线接口
典型的DCS接线图
DCS显示信息
电流源型
以电感为储能元件，直接控制电机电流，电网侧功率因数较低， 存在系统稳定性问题，调试复杂，可四象限运行。
高低和高低高型变频器
要考虑容量上的限制
低压电动机为特种电机 高低高方式效率低并必须加输出滤波器
已经逐步淘汰
IGBT直接串联高压变频器
IGBT三电平变频器
IGBT三电平变频器设备
IGCT三电平变频器
― ― ― ― ― ―
13:46:43
删除
后页
图4 高压变频调速系统故障记录显示界面
基于WINDOWS CE 平台人机界面
Windows ce简介
• • • •
由微软公司开发 基于windows操作平台 是嵌入式操作系统 运行稳定，文件体积小
功率模块故障时可降额运行
10KV 移相变压器
UA1
主动轴 （电机侧） • 泵轮
• 涡轮 从动轴 （负载侧）
勺管
工作油
液力耦合器的特点 • • • • • • 调速范围小（60-95%） 速度越低，效率越低 初期投资比变频小，维护费用大 调节精度低，响应慢； 故障时电机不能旁路运行； 电机不能软启动
串级调速
内反馈调速
电 抗 器
内反馈设备
斩波内馈
德国SIEMENS 德国SIEMENS 美国IXYS等 美国IXYS等
Rectifier（整流桥） Electrolytic（铝电解）
风机
IXYS、德国Semikron 日本NIPPON等
德国EBM
主要元器件的质量保证世界一流。
现场接线方式简单
6KV/10KV 电网
原有开关
变频器
控制柜
控制信号电缆 6KV/10KV 原有电机 380V/220V控制电源
T
单个功率模块逆变输 出的正弦PWM波形
错位叠加后变频器 输出的相电压波形
T
1) R ef A :
2 0 0 V o lt 5 m s
T
1 ) R ef A :
2 0 0 V o lt 5 m s
高压变频器主要器件一览表
品 名 产 地
IGBT（绝缘门控双级晶体管） PLC （可编程控制器） Thyristor （可控硅） 旁路桥
TV1 TV2 M
UA2
10KV 光纤 控制单元
工控机
PLC
工业现场
模拟量
RS485
I/O
单个模块旁路技术
1 2
3
7个模块串联时，旁路一个功率模块，电压输出能力为 96%，比原来的方法有所提高。
多种运行方式保证系统安全
“一拖一”手动旁路
Fra Baidu bibliotek
“一拖二”手动旁路
可根据用户需要加装变频器系统旁路开关，可以采用手动工频/变频 切换旁路开关，当变频器出现严重故障，将变频器停机后，将电机用手 动开关切换到工频电网起动。
基于单片机的中文人机界面
Harvest
系统运 行状态
现场当 前状态
北京利德华福高压变频调速系统 2003–12–01 系统待机 13:46:43 温度：27.54℃ 26.19℃ 掉线 阀门未关严 运行频率： 0 Hz 控制器未就绪 设定频率： 22.0 Hz 本机控制 开环运行 本机给定 电机转速： 0 r/m 实际数值： 4.08 输入电压： 5.18 kV 输出电压： 0 kV 输入电流： 1A 输出电流： 0A
内反馈调速的特点 • • • • • • • 调速范围低（60-95%） 电机功率因数低（与速度成正比） 需要内馈绕线式电机和软启动电路； 不能用于两极电机； 调速装置故障时可以直接旁路运行； 调速精度低，响应慢； 滑环需维护。
交直交变频器的分类
电压源型
以电容为储能元件，直接控制电机电压，电网侧功率因数较高， 系统稳定性好，调试简单，四象限运行成本较高；
现在常见的高压调速类型
• • • • •
内反馈调速（保定北方、哈九州） 三电平高中型（ABB） 三电平高中高型（西门子） 电流源型（AB） 单元串联多电平型
（Robicon、利德华福、东芝）
高压变频调速器的常见类型
高压大功率设备常见调速技术
非“交-直-交”型：
液力耦合器调速或电磁调速 串级（内反馈）调速
“交-直-交”型：
“高低高”变频调速 “高-低”变频调速 高高电流源型变频调速 电压源三电平变频调速 “高-中”或“高-中-高”变频调速 功率模块串联多电平变频调速
液力耦合器组成
IGCT三电平设备
三电平的扩展
三电平变频器的特点
• 受器件限制，电压无法达到6kv； • 电压电平数少，dv/dt大，需要输出滤波器，或特殊 电机； • 输出侧没有变压器时，无法旁路运行； • 变压器可以异地安装； • 器件故障时，不能带故障运行。
三电平变频器对6KV电机的解决方案
ABB：采用3KV的电机
变频器输入电压波形
变频器输入电流波形
变频器对电机输出正弦波形，附 加损耗小，电机不需要降额使用
T
1 ) R ef A :
2 0 0 V o lt 5 m s
变频器输出电压波形 变频器输出电流波形
电机侧波形
多电平输出波形，输 出完美正弦波，无需 任何输出滤波器 适配普通国产异步电机
变频器输出电压波形
散热风机配置
变压器柜底部配置6台冷却风机，并有超温报警 和极限温度跳闸保护；在柜体上还设置了温度 显示系统。变压器顶部还配置了EBM后向离心 式冷却风机。
功率柜配置德国 EBM后向离心式冷却风机。 风机冗余配置，单台风机故障不影响变频器运行。 空气过滤网可在不停机状态下方便更换。
采用更合理的空气循环系统
变频器容量（KVA） 适配电机功率（KW） 额定输出电流（A） 输入频率（Hz） 额定输入电压（V） 输入功率因数 变频器效率 输出频率范围（Hz） 输出频率分辨率（Hz） 过载能力 模拟量输入 模拟量输出 加减速时间（S） 250 — 6300 200 — 5000 30 — 600 45 — 55 6000±10% 短时承受电压：+20%/-35% 0.95（＞20%负载） 额定负载下＞ 0.96 0.5 — 120 0.01 120%1min，150%立即保护 0 — 10V/4—20mA 两路0 — 10V/4—20mA可选 0.1— 3000
采用最新设计的风罩和风道，将热空气直接排向室外。
1800
不小于400
2
1
墙 体
风 机
架风 机 支
高压变频器技术指标
• • • • 对电网的谐波污染 功率因数 输出波形质量 可靠性
变频器对电网无谐波污染， 输入功率因数高（1）
相 度 度 对 相 移 度 度
12 24 36 48
变压器移相
12
24 36 48
功率单元串联型变频器
电平叠加的原理
单元串联 多电平波 形的生成
功率单元串联型设备
单元串联多电平变频器的特点
• • • • • • • • • 输入谐波少，功率因数高； 电机侧谐波和dv/dt少，适用普通电机； 功率电路模块化，维护方便； 部分电路故障可继续运行； 系统故障可旁路到电网运行； 可一带多运行； 不能将能量回馈到电网； 功率器件备品备件属于通用产品； 可做成10KV产品。
参 数
PARAMETER
图2 高压变频调速系统待机时的显示界面
利 德 华 福 电 气
参数设定及故障记录
北京利德华福高压变频调速系统 参数设定1 设定频率： 22 Hz 最高频率： 50 Hz 最低频率： 0. 5 Hz 加速时间： 100 秒 减速时间： 300 秒 系统时间：2003年12月01日 16点43分49秒 控制方式： 开环 给定方式： 本机给定 高压运行： 带高压 故障记录： 共2条记录 返回
变频器输出电流波形
变频器抗电网瞬变措施
•控制电源配备UPS，断电可维持20分钟以上； •散热风机电源取自主变压器，控制电源故障不影响系统运行； •控制电源也可设计成电力操作电源（直流220V）供电，或者交 直流两路供电，自动切换； •主动力电源（6KV、10KV)欠电压3秒钟内不停机； •主动力电源掉电20秒内重新来电，可自动重启动；
•变频器对电网波动的适应范围可以根据用户的要求定制。
HARSVERT-A系列变频器的其它优点
•功率电路模块化设计，更换非常方便； •每个功率模块为成熟电路，备件齐全，可靠性高；
•完善的抗浪涌保护功能；
•精确完善的故障报警保护； •一体化设计，安装调试方便； •200多台的设计、使用、维护经验
6000V高压变频器性能参数
1. 现有电机改变接法 2. 采用专用的3KV电机 SIMENS：采用高中高方案 变频器为2.3KV，输出加自耦升压变压器 10KV电机：尚无解决方案。
电流源型变频器
电流源型变频器设备
电流源型变频器的特点
• • • • • • • • 输入功率因数低（与速度成正比） 对电网电压波动敏感； 可以实现能量回馈； 器件故障不能带故障运行； 变压器可以异地安装； 有6kv产品，无10kv产品（高-中方案）； 器件串联的可靠性问题 整流桥串联可靠性低
10000V高压变频器性能参数
变频器容量（KVA） 适配电机功率（KW） 额定输出电流（A） 输入频率（Hz） 额定输入电压（V） 输入功率因数 变频器效率 输出频率范围（Hz） 输出频率分辨率（Hz） 过载能力 模拟量输入 模拟量输出 加减速时间（S） 250 — 6300 200 — 5000 20 — 400 45 — 55 10000±10% 短时承受电压：+20%/-35% 0.95（＞20%负载） 额定负载下＞ 96% 0.5 — 120 0.01 120%1min，150%立即保护 0 — 10V/4—20mA 两路0 — 10V/4—20mA可选 0.1— 3000
相 度 度 对 相 移
二极管整流
度
度
0
0
电压和电流没 有相移；
度
0
相 度 度 对 相 移
度 度
12
24 36 48
30脉冲整流可 以抵消掉29次 以下的谐波
度 度
变频器对电网无谐波污染， 输入功率因数高（2）
输入谐波的标准： IEEE519-1992国际标准 GB/T14549-93国家标准 中国电力科学研究院谐波 测试报告：输入谐波含量 远远低于相关国际标准和 国家标准对谐波最严格的 要求。
系 统 当 前 时 间
变频器 运行参数
复位
FAULT RESET
急停
EMERG STOP
停机
STOP
启动
START
系统功 能状态
7 4 1 0
HAR-CONDIS-A1
8 5 2
9
加速
ACCEL
清 屏
CLS
6
DECEL
功能Ⅰ
FUNCTIONⅠ
减速
3
确 定
ENTER
功能Ⅱ
FUNCTIONⅡ
退出/取消
ESC
变频器 状态及故障 信息
转速给定值 被控量实际值 操作指令
可上位机远程监控
变频器内置485、MODEM接口：
距离在1KM以下时，可通过RS485电缆连接， 通过MODEM、电话线连接时，距离不受限制
上位机界面
变频器内置PID控制器
可直接构成压力、流量的 自动控制系统 可自动控制阀门、挡 板的开关
HASVERT-A系列 高压变频调速系统介绍
柜体结构
变压器部分
移相变压器柜 功率单元柜 控制柜
功率模块原理
功率模块 电路结构
T
功率模块U、V输出 的正弦PWM波形
T
1) R ef A :
2 0 0 V o lt 5 m s
变频器系统电路
变频器系统电路
5级叠加的示范
功率模块输出波形叠加技术
北京利德华福高压变频调速系统 2003–12–01 信号板过流 故障记录03/04 阀门未关严 风机故障
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 缺 缺 ― ― ― ― ― ― 相 相 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 缺 缺 ― ― ― ― ― ― 相 相 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 缺 光 相 纤 前页
与现场接口适应能力强
可接受和输出如下信号: 4~20mA/0~10V模拟给定/指示信号 •无源继电器接点开关量信号 •内置PLC与现场点对点通讯
•PROFIBUS、MODBUS等现场总线
•其他用户需要的通讯方式可协商
变频器支持多种总线接口
内置MODBUS总线接口
典型的DCS接线图
DCS显示信息
电流源型
以电感为储能元件，直接控制电机电流，电网侧功率因数较低， 存在系统稳定性问题，调试复杂，可四象限运行。
高低和高低高型变频器
要考虑容量上的限制
低压电动机为特种电机 高低高方式效率低并必须加输出滤波器
已经逐步淘汰
IGBT直接串联高压变频器
IGBT三电平变频器
IGBT三电平变频器设备
IGCT三电平变频器
― ― ― ― ― ―
13:46:43
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图4 高压变频调速系统故障记录显示界面
基于WINDOWS CE 平台人机界面
Windows ce简介
• • • •
由微软公司开发 基于windows操作平台 是嵌入式操作系统 运行稳定，文件体积小
功率模块故障时可降额运行
10KV 移相变压器
UA1
主动轴 （电机侧） • 泵轮
• 涡轮 从动轴 （负载侧）
勺管
工作油
液力耦合器的特点 • • • • • • 调速范围小（60-95%） 速度越低，效率越低 初期投资比变频小，维护费用大 调节精度低，响应慢； 故障时电机不能旁路运行； 电机不能软启动
串级调速
内反馈调速
电 抗 器
内反馈设备
斩波内馈
德国SIEMENS 德国SIEMENS 美国IXYS等 美国IXYS等
Rectifier（整流桥） Electrolytic（铝电解）
风机
IXYS、德国Semikron 日本NIPPON等
德国EBM
主要元器件的质量保证世界一流。
现场接线方式简单
6KV/10KV 电网
原有开关
变频器
控制柜
控制信号电缆 6KV/10KV 原有电机 380V/220V控制电源
T
单个功率模块逆变输 出的正弦PWM波形
错位叠加后变频器 输出的相电压波形
T
1) R ef A :
2 0 0 V o lt 5 m s
T
1 ) R ef A :
2 0 0 V o lt 5 m s
高压变频器主要器件一览表
品 名 产 地
IGBT（绝缘门控双级晶体管） PLC （可编程控制器） Thyristor （可控硅） 旁路桥
TV1 TV2 M
UA2
10KV 光纤 控制单元
工控机
PLC
工业现场
模拟量
RS485
I/O
单个模块旁路技术
1 2
3
7个模块串联时，旁路一个功率模块，电压输出能力为 96%，比原来的方法有所提高。
多种运行方式保证系统安全
“一拖一”手动旁路
Fra Baidu bibliotek
“一拖二”手动旁路
可根据用户需要加装变频器系统旁路开关，可以采用手动工频/变频 切换旁路开关，当变频器出现严重故障，将变频器停机后，将电机用手 动开关切换到工频电网起动。
基于单片机的中文人机界面
Harvest
系统运 行状态
现场当 前状态
北京利德华福高压变频调速系统 2003–12–01 系统待机 13:46:43 温度：27.54℃ 26.19℃ 掉线 阀门未关严 运行频率： 0 Hz 控制器未就绪 设定频率： 22.0 Hz 本机控制 开环运行 本机给定 电机转速： 0 r/m 实际数值： 4.08 输入电压： 5.18 kV 输出电压： 0 kV 输入电流： 1A 输出电流： 0A
内反馈调速的特点 • • • • • • • 调速范围低（60-95%） 电机功率因数低（与速度成正比） 需要内馈绕线式电机和软启动电路； 不能用于两极电机； 调速装置故障时可以直接旁路运行； 调速精度低，响应慢； 滑环需维护。
交直交变频器的分类
电压源型
以电容为储能元件，直接控制电机电压，电网侧功率因数较高， 系统稳定性好，调试简单，四象限运行成本较高；
现在常见的高压调速类型
• • • • •
内反馈调速（保定北方、哈九州） 三电平高中型（ABB） 三电平高中高型（西门子） 电流源型（AB） 单元串联多电平型
（Robicon、利德华福、东芝）
高压变频调速器的常见类型
高压大功率设备常见调速技术
非“交-直-交”型：
液力耦合器调速或电磁调速 串级（内反馈）调速
“交-直-交”型：
“高低高”变频调速 “高-低”变频调速 高高电流源型变频调速 电压源三电平变频调速 “高-中”或“高-中-高”变频调速 功率模块串联多电平变频调速
液力耦合器组成
IGCT三电平设备
三电平的扩展
三电平变频器的特点
• 受器件限制，电压无法达到6kv； • 电压电平数少，dv/dt大，需要输出滤波器，或特殊 电机； • 输出侧没有变压器时，无法旁路运行； • 变压器可以异地安装； • 器件故障时，不能带故障运行。
三电平变频器对6KV电机的解决方案
ABB：采用3KV的电机
变频器输入电压波形
变频器输入电流波形
变频器对电机输出正弦波形，附 加损耗小，电机不需要降额使用
T
1 ) R ef A :
2 0 0 V o lt 5 m s
变频器输出电压波形 变频器输出电流波形
电机侧波形
多电平输出波形，输 出完美正弦波，无需 任何输出滤波器 适配普通国产异步电机
变频器输出电压波形
散热风机配置
变压器柜底部配置6台冷却风机，并有超温报警 和极限温度跳闸保护；在柜体上还设置了温度 显示系统。变压器顶部还配置了EBM后向离心 式冷却风机。
功率柜配置德国 EBM后向离心式冷却风机。 风机冗余配置，单台风机故障不影响变频器运行。 空气过滤网可在不停机状态下方便更换。
采用更合理的空气循环系统
变频器容量（KVA） 适配电机功率（KW） 额定输出电流（A） 输入频率（Hz） 额定输入电压（V） 输入功率因数 变频器效率 输出频率范围（Hz） 输出频率分辨率（Hz） 过载能力 模拟量输入 模拟量输出 加减速时间（S） 250 — 6300 200 — 5000 30 — 600 45 — 55 6000±10% 短时承受电压：+20%/-35% 0.95（＞20%负载） 额定负载下＞ 0.96 0.5 — 120 0.01 120%1min，150%立即保护 0 — 10V/4—20mA 两路0 — 10V/4—20mA可选 0.1— 3000
采用最新设计的风罩和风道，将热空气直接排向室外。
1800
不小于400
2
1
墙 体
风 机
架风 机 支
高压变频器技术指标
• • • • 对电网的谐波污染 功率因数 输出波形质量 可靠性
变频器对电网无谐波污染， 输入功率因数高（1）
相 度 度 对 相 移 度 度
12 24 36 48
变压器移相
12
24 36 48
功率单元串联型变频器
电平叠加的原理
单元串联 多电平波 形的生成
功率单元串联型设备
单元串联多电平变频器的特点
• • • • • • • • • 输入谐波少，功率因数高； 电机侧谐波和dv/dt少，适用普通电机； 功率电路模块化，维护方便； 部分电路故障可继续运行； 系统故障可旁路到电网运行； 可一带多运行； 不能将能量回馈到电网； 功率器件备品备件属于通用产品； 可做成10KV产品。
参 数
PARAMETER
图2 高压变频调速系统待机时的显示界面
利 德 华 福 电 气
参数设定及故障记录
北京利德华福高压变频调速系统 参数设定1 设定频率： 22 Hz 最高频率： 50 Hz 最低频率： 0. 5 Hz 加速时间： 100 秒 减速时间： 300 秒 系统时间：2003年12月01日 16点43分49秒 控制方式： 开环 给定方式： 本机给定 高压运行： 带高压 故障记录： 共2条记录 返回
变频器输出电流波形
变频器抗电网瞬变措施
•控制电源配备UPS，断电可维持20分钟以上； •散热风机电源取自主变压器，控制电源故障不影响系统运行； •控制电源也可设计成电力操作电源（直流220V）供电，或者交 直流两路供电，自动切换； •主动力电源（6KV、10KV)欠电压3秒钟内不停机； •主动力电源掉电20秒内重新来电，可自动重启动；
•变频器对电网波动的适应范围可以根据用户的要求定制。
HARSVERT-A系列变频器的其它优点
•功率电路模块化设计，更换非常方便； •每个功率模块为成熟电路，备件齐全，可靠性高；
•完善的抗浪涌保护功能；
•精确完善的故障报警保护； •一体化设计，安装调试方便； •200多台的设计、使用、维护经验
6000V高压变频器性能参数
1. 现有电机改变接法 2. 采用专用的3KV电机 SIMENS：采用高中高方案 变频器为2.3KV，输出加自耦升压变压器 10KV电机：尚无解决方案。
电流源型变频器
电流源型变频器设备
电流源型变频器的特点
• • • • • • • • 输入功率因数低（与速度成正比） 对电网电压波动敏感； 可以实现能量回馈； 器件故障不能带故障运行； 变压器可以异地安装； 有6kv产品，无10kv产品（高-中方案）； 器件串联的可靠性问题 整流桥串联可靠性低
10000V高压变频器性能参数
变频器容量（KVA） 适配电机功率（KW） 额定输出电流（A） 输入频率（Hz） 额定输入电压（V） 输入功率因数 变频器效率 输出频率范围（Hz） 输出频率分辨率（Hz） 过载能力 模拟量输入 模拟量输出 加减速时间（S） 250 — 6300 200 — 5000 20 — 400 45 — 55 10000±10% 短时承受电压：+20%/-35% 0.95（＞20%负载） 额定负载下＞ 96% 0.5 — 120 0.01 120%1min，150%立即保护 0 — 10V/4—20mA 两路0 — 10V/4—20mA可选 0.1— 3000
相 度 度 对 相 移
二极管整流
度
度
0
0
电压和电流没 有相移；
度
0
相 度 度 对 相 移
度 度
12
24 36 48
30脉冲整流可 以抵消掉29次 以下的谐波
度 度
变频器对电网无谐波污染， 输入功率因数高（2）
输入谐波的标准： IEEE519-1992国际标准 GB/T14549-93国家标准 中国电力科学研究院谐波 测试报告：输入谐波含量 远远低于相关国际标准和 国家标准对谐波最严格的 要求。
系 统 当 前 时 间
变频器 运行参数
复位
FAULT RESET
急停
EMERG STOP
停机
STOP
启动
START
系统功 能状态
7 4 1 0
HAR-CONDIS-A1
8 5 2
9
加速
ACCEL
清 屏
CLS
6
DECEL
功能Ⅰ
FUNCTIONⅠ
减速
3
确 定
ENTER
功能Ⅱ
FUNCTIONⅡ
退出/取消
ESC
变频器 状态及故障 信息
转速给定值 被控量实际值 操作指令
可上位机远程监控
变频器内置485、MODEM接口：
距离在1KM以下时，可通过RS485电缆连接， 通过MODEM、电话线连接时，距离不受限制
上位机界面
变频器内置PID控制器
可直接构成压力、流量的 自动控制系统 可自动控制阀门、挡 板的开关
HASVERT-A系列 高压变频调速系统介绍
柜体结构
变压器部分
移相变压器柜 功率单元柜 控制柜
功率模块原理
功率模块 电路结构
T
功率模块U、V输出 的正弦PWM波形
T
1) R ef A :
2 0 0 V o lt 5 m s
变频器系统电路
变频器系统电路
5级叠加的示范
功率模块输出波形叠加技术