400kVA变频电源技术方案

400kVA变频电源技术方案

一、变频电源设备的使用及性能设计要求

根据贵方《美国产E-3000钻机变频装置技术方案及要求》要求，该变频电源设备满足如下的基本使用性能要求：

＊ 输入电压为三相500V-690V／60Hz工业用电源；

＊ 额定输出电压为三相400V／50Hz稳频稳压电源；

＊ 输出电源制式为三相四线制；

＊ 负载容量为315kW；

＊ 设计工作海拔为2000m；

＊ 变频电源输出400V侧的额定线电流为：315kW÷0.8÷1.732÷400V＝568A；

＊ 变频岸电电源设备是在室外现场使用，需安装在专为该设备设计制造的密封保温移动舱内，有关移动舱的设计详情见下节400kVA变频电源设备移动舱方案；

＊ 变频电源设备在环境温度-25℃至50℃的情况下能满负荷长时间24小时不停工作；

＊ 执行标准：中国有关低压成套配电设备标准及电源质量标准及国家相关标准及行业相关标准；

二、400kVA变频电源设备选型

根据上述数据资料的要求，经我司反复核算，并考虑到

高海拔系统降容等问题，拟选用安装1套我司生产的

VPX-04005A41EW系列变频电源设备，并安装在我司专为该

变频电源设备而特别设计制造的移动密封舱内，把输入为三

相500V-690V/60HZ的钻机用电源变换为三相400V／50HZ

的稳频稳压高质量电源，对营房空调等用电设备进行非常可

靠的电源供电。我司保证该设备的选型完全满足上述的各项

要求及该设备所有通用的技术规格及要求。

三、400kVA大功率变频电源设备性能介绍

VPX-04005A41EW系列变频电源是我司专为客户量身

定造的高性能变频电源设备。它是专门针对高温、高湿、高

腐蚀性、大负荷冲击等恶劣使用环境而特别设计制造的大功

率60HZ变频电源设备。其核心重要部件—逆变器采用美国

伊顿电气集团生产的EATON/Westinghouse SPX9000系列高性能矢量控制电源专用变频器作为整体逆变单元，配合我司独创的逆变器输出端三阶正弦滤波技术生产而成。美国伊顿公司是全球领先的工业产品制造商，是世界500强企业，1994年伊顿收购了西屋电气（Westinghouse）的输配电和控制部门，在电力控制、电能管理、电源质量和工业自动化产品与服务上领先全球。

EATON/Westinghouse SVX9000系列高性能矢量控制电源专用变频器是当今世界上最优秀的逆变器之一，其逆变电路采用了最先进最成熟的逆变技术和最优质的元器件，其设计平均无故障运行时间（MTBF）大于500,000小时。具有很高的可靠性及承受电流冲击能力，其产品除应用于变频电源行业外，还广泛应用在港口起重机械、石油钻井平台、煤矿开采等重要工业领域。

除逆变器外， VPX系列变频电源设备的主回路均采用无源器件，同样具有极高的稳定性及可靠性，完全满足高性能、高稳定性的电源供电要求。

我司生产的VPX系列大功率变频电源设备与国内其它同类变频电源产品有所不同，主要区别有如下几点：

z高性能和高可靠性

变频电源设备的性能、可靠性主

要取决于逆变器的性能和质量。VPX

系列变频电源设备的整体逆变单元

采用美国伊顿电气集团的SVX9000

系列高性能矢量控制电源专用变频

器，该变频器由美国伊顿电气集团生

产，并基于SVX9000系列高性能变

频器的基础上，结合变频电源应用的

特点而特别设计生产的大功率变频

电源专用变频器。既溶合了美国西屋Westinghouse公司在电源方面的世界尖端技术优势，又具有伊顿EATON电气在变频器制造方面的优势，从而确保变频器的性能、质量、可靠性、售后服务等各个方面具有世界领先水平。

z先进三阶正弦滤波技术

VPX系列变频电源设备采用我司具有自主知识产权研发生产的逆变器输出端三阶正弦波滤波器技术。该滤波器采用独立滤波形式。逆变器输出的SPWM（正弦脉宽调制）波经三阶正弦滤波后变成纯正的正弦波。对于三相三线输出系统可取消输出变压器，从而大大减小输出电路的短路阻抗，提高起动大功率电机的能力及带复杂负荷的能力；而对于三相四线输出系统虽然输出端安装输出变压器，但由于经三阶正弦滤波后输出变压器的输入电压已是正弦波，其变压

器的短路阻抗可做得较小（小于3％），所以与国内其它生产厂家的正弦滤波都是采用仿效UPS 的输出变压器输出端并联电容进行正弦滤波的低成本形式是不同的。国内其它生产厂家的正弦滤波都是利用增大输出变压器的漏感在变压器输出端并联电容来进行滤波，这样造成输出变压器的短路阻抗很大（大于15％），当大电流冲击时变压器的压降很大，不利起动较大功率的电机，同时由于输出阻抗较大，当输出电流变化较大时引起输出电压闪变幅度较大不利输出电压的稳定，而且由于输入到变压器的电压波形不是正弦波，造成输出变压器的温升较高（一般温升达120℃）和噪音较大，对变压器寿命不利。该形式的滤波效果与负载性质有较大关

系，当负载为感性负荷时其滤波效果较差，所以该形式只适用于小功率和单一负载性质的场合，不适合大功率和修造船厂复杂负载及需经常起动大功率电机的应用场合。

1、 VPX-04005A41EW 变频电源主电路框图

2、 VPX-04505A41EW 变频电源设备主要性能指标（已考虑高海拔降容）

＊ 额定输入电源线电压／频率为：600V（500V-690V）/ 60Hz（47Hz-63Hz）三相五线

制工业电源。（100％满负荷或超负荷运行时，输入交流电压不应低于额定电压，否则变频电源输出稳压性能及额定容量有所下降。） ＊ 电源输入功率因素：≥0.95

＊ 输入电流总谐波失真度THDi≤35％（100％负荷） ＊ 额定输出线电压为：三相400V （三相四线制）

＊ 输出电压稳压率：静态≤1V ；动态≤1％（0～100％梯跳式负荷）

＊ 100％负荷突加／减时输出电压有效值瞬间变化：≤5％，并且在0.5秒内恢复到额定

输出电压值