哈尔滨九洲电气变频器

哈尔滨九洲电气变频器

PowerSmart TM系列高压变频器是一种单元串联、多重叠加的高-高型变频器，它主要由输入切分变压器、功率单元柜和控制单元柜等三部分组成。三相高压电经用户侧的高压开关柜进入变频器，经输入变压器的降压、移相给功率单元柜内的功率单元供电，功率单元分为三组，一组为一相，每相的功率单元的输出首尾相串。主控制柜中的控制单元通过光纤时时对功率柜中的每一功率单元进行整流、逆变控制与检测，这样根据用户的需要通过操作界面进行频率的给定，控制单元把控制信息发送到功率单元进行相应得整流、逆变调整，输出满足用户需求的电压等级。

PowerSmart TM系列高压变频器的内部连线图如下所示：

对6KV变频器，功率单元的输入电压为三相600V，当变频器输出频率为50HZ时，功率单元输出为单相577V，单元相互串联叠加后可输出相电压3464V。由于变频器中点与电动机中性点不连接，变频器输出实际上为线电压，由A相和B相输出电压产生的UAB输出线电压可达6000V，为25阶梯波。输出的线电压和相电压的阶梯波形，谐波成分及dV/ dt均较小。

控制单元的基本原理

控制单元与每台功率单元之间均采用了两根光纤进行连接和控制。它可以从操作面板，I/O接口或通信通道接收操作命令和给定信号，处理后输出电压、频率给定信号给三个相控单元，在那里转换成PWM控制信号，经电/光转换器转换成光信号，从光发送器端口发往各功率单元。来自功率单元的应答信息经光/电转换器转换成电信号，予处理后送主控制器集中处理。主控制器根据控制命令、给定信号及运行信息、应答信息进行运行控制、状态分析、故障诊断等运算，检测出故障后按故障性质进行故障处理，如封锁系统、高压跳闸等，并给出相应故障信号，还提供故障音响信号。从I/O接口可输出运行状态（开关量）及运行参数（模拟量），用户可根据需要选择输出量。

功率单元的基本原理

功率单元模块由整流、滤波、逆变、PWM形成、驱动、保护、模拟量采集等电路组成。

功率单元模块由整流二极管、绝缘栅双极性晶闸管（IGBT）构成的三相低压输入，单相输出低压的PWM电压型逆变器。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；

功率单元是一种单相桥式变换器，由输入切分变压器的副边绕组供电。经整流、滤波后由4个IGBT以PWM方法进行控制，输出可变频、变压的交流电。多台功率单元串联叠加后可输出50HZ、线电压6KV的三相交流电，以驱动交流电动机。

同型号变频器中所有的功率单元，电路的拓扑结构相同，这方便了更换，为日后的维护带来快捷和便利。

柜内装有输出电压和电流的检测装置，检测到的信号送主控制器处理。功率单元配有集中

冷却风机，冷却IGBT等半导体器件。来自主控制器的控制信号和送往主控制器的应答信号都经过光缆传送，既有高的电隔离能力，又有高的抗电磁干扰性能。

尽管每个功率单元产生的电压不超过600V，但额定频率运行时对地电压可达到变频器的额定输出电压。

来自主控制器的控制光信号，经光/电转换，在控制信号处理电路中产生IGBT的驱动信号，经过相应的驱动电路后，驱动IGBT。

移相式变压器

移相变压器的副边绕组分为三组，构成X脉冲整流方式；这种多极移相叠加的整流方式可以大大改善网侧的电流波形，使负载下的网侧功率因数接近１。

另外，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，这样大大提高了变频器的可靠性。

1. 高压变频器“飞车启动”方法

高压变频器“飞车启动”是在电机定子与变频器或工频电网都脱离时，电机定子“无源”,电机转子处于转动状态，但转速随机不确知情况下，将高压变频器接入电机定子，使电机定子从“无源”到“有源”，电机定子旋转磁场从无到有，最后电机定子旋转磁场拖动电机转子进入正常驱动的过程。

由电机原理知，当电机定子旋转磁场速度与电机转子速度相差较大即转差较大时，会产生很大的电流而电磁转矩却不大，例如电机在工频下全压直接起动时，电机定子电流会达到额定值的5～7倍。而高压变频器容量一般不可能按电机电流额定值的5～7倍选配。如果高压变频器“飞车启动”时输出频率较高（50HZ），而电机转子速度很慢时就与此类似必过流跳闸。反之如果高压变频器“飞车启动”时输出频率较低，定子旋转磁场速度低于电机转子速度，此时电机为发电状态，电机转子将向定子側反送能量给变频器电容充电，使变频器因电容电压泵升过压而跳闸。

因此，高压变频器“飞车启动”是否成功关键是输出和转子速度（频率）相同的频率。而

电机转子频率是随机的，为此必须进行电机转子频率的搜索，即“飞车启动”开始先搜索电机转子频率，搜索到电机转子频率后，变频器再按搜索到的转子频率作为输出频率。这样，既不会出现过流也不会出现电容电压泵升过压的现象。

因为电机定子旋转磁场速度低于电机转子速度时，电机为发电状态，电机转子将向定子側反送能量给变频器电容充电，使变频器电容电压泵升过压，故搜索过程必须从高于电机转子频率起，考虑所有可能性取最高50HZ起。故频率搜索由高到低单调下降

系统常见故障及处理方法

1.参数设置类故障

变频器使用中，是否能满足传动系统的控制要求，变频器的参数设置非常重要，如参数设置不正确，轻者控制效果不好，重者系统不能正常运行。非本公司专业人员不得自行修改参数。

2.过压类故障

对变频器来说，都有一个正常的工作电压范围，当电压超过这个范围时就很可能损坏变频器，常见的过电压有两类。

输入交流过电压

这种情况是指输入交流电源的电压超过正常值，电压升高或者线路出现故障，变频器故障指示报警，断开电源，过一会再送电启动即可正常。

发电状态时的过电压

这种情况出现的概率较高，主要是电动机的实际转速比同步转速还高，而使电动机处于发电状态，以下情况可引起这一故障。

当变频器拖动大惯性负载时，其减速时间设置较小，在减速过程中，变频器输出频率减小的速度快，而负载靠本身阻力减速较慢，使得负载拖动电动机的转速比变频器输出频率所对应的同步转速还要高，电动机处于发电状态，而变频器没有能量回馈功能，因而变频器直流回路电压升高，超过其保护值，出现故障。

3.过载

过载故障包括变频过载和电机过载。其可能是加速时间太短，电网电压太低、负载过重等原因引起的。一般可通过延长加速时间、检查电网电压等。负载过重。

4.过流

可能是变频器的输出短路所引起。这是要对线路及电机进行检查，如果断开负载变频器还是过流，说明变频器的逆变电路损坏，应修理或更换。如拆开机器就发现严重的短路现象，整流模块和IGBT 模块损坏。

5.欠压

说明电源输入电路有问题，可能是线路严重超载，或是输入电压过低所引起。

6.风压报警

滤网堵塞是由于灰尘过大造成。

7.温度过高

另外变频器还有温度过高故障，如发生温度过高报警，另外还应检查变频器的风机及滤网的通风情况，60 0C 启动底部风机，125 0C 报警145 0C 跳闸。