当前位置:首页 >> 能源/化工 >>

ABB ACS1000高压变频器在石化厂富气压缩机上的应用


ABB ACS1000 高压变频器在石化厂富气 压缩机上的应用
发布时间:2005-06-21 作者:胡向军 点击:3976 摘要:本文介绍了 ABB 公司的 ACS1000 高压变频器在石化厂富气压缩机上的应用,并简要介绍了变频器的 结构、特点、系统实现方案、调试。 关键字:高压变频(中压变频)、直接转矩控制(DTC)、IGCT、石化、压缩机

、 前言 随着电力电子技术与变流技术的发展, 高压大容量变频调速技术在国内外得到了长足的发展和广泛的应用, 特别是高压变频用于拖动大功率风机、泵等设备时节能效果显著,经济效益可观。石化厂焦化车间催化裂 化装置富气压缩机是该装置的关键设备,因工艺要求需要调速,传统的调速方式采用透平机,占地面积大, 效率低,随着高压大容量变频调速技术的发展,高压变频器已得到了广泛的应用。焦化富气在压缩机运行 过程中,分子量变化大,压缩机转速高,最高转速达 12000 转/分钟以上,对变频器动态性能要求高,针对 武汉石化焦化车间催化裂化装置富气压缩机,我们经综合考查,考虑到当前最先进高压变频器的已投运使 用情况、性价比、电机适应能力、动态响应速度、体积、冷却方式、输入输出波形情况、噪音指标等因素, 最终在此项目中选择了 ABB 公司的 ACS1000 系列 12 脉冲水冷型直接转矩控制高压变频器。 二、 ACS1000 的主要特点 世界电气巨子 ABB 公司生产的 ACS1000 系列高压变频器属直接高-高型高压变频器,功率范围 315KW--5000KW,输出电压等级有 2.3,3.3,4.16KV,当接 6KV 电压等级电机时,需将电机改成三角形接 法。3.3KV 电压等级的变频器,容量在 2150KVA 及以下的变频器采用风冷,容量在 2150KVA 及以上的变频 器采用水冷。

ACS1000 高压变频器对电机和电机电缆无特殊要求,也无需电机降容使用,完全适用国产电机;ACS1000 高 压变频器元件少,结构紧凑,体积小,系统集成简单;

ACS1000 采用了功率器件 IGCT(Integrated Gate Commutated Thyristor 集成门换流晶闸管),IGCT 快 速、均衡换流, 内在低损耗, ACS1000 是电压源型变频器,直接采用 IGCT 高压功率器件,与其它拓补结构的变频器相比, 大大减少了功率器件数量,主回路原理图如图一所示,结构更简单,效率更高,可靠性也高了许多。

ACS1000 的直流回路采用 IGCT 代替熔断器作为变频器主回路的保护,IGCT 分断时间是 25μs,比传统的熔 断器快 1000 倍,大大提高了关断速度,从而提高保护的可靠性。IGCT 还具有以下优点: ① 续流二极管集成在同一芯片上 ② 不需缓冲电路 ③控制门电路与功率元件集成于一体 ④可靠性极高(元件总数少) ⑤功率密度高(元件总数少而且损耗低)

ACS1000 采用直接转矩控制 (DTC) 技术, 不需要在电机轴上安装脉冲编码器而具有精确的速度和转矩控制, DTC 能在零转速时输出满转矩。在 DTC 中,定子磁通和转矩作为主要控制变量,通过高速的数字信号处理 器,将电机运行实际值与参考值不断的进行比较,实现对逆变器中的每个开关状态进行分别确定,这样传 动装置始终处于最佳开关组合,从而对负载突变或电源干扰所引起的动态变化作出快速的响应。 三、 系统的构成及特点 如图二所示,变频调速系统由工/变频高压进线柜、12 脉冲隔离变压 器、ACS1013-W1-T0 高压变频器、高 压切换柜、PLC 控制箱和国产 2200KW 电机构成。

1、工频进线高压柜作为变频回路故障状态下保证电机和压缩机运行的 后备保证,正常情况下由变频进线 柜向变频器供电,变频器进线高压 柜必须由变频器控制其分合闸。 2、12 脉冲隔离变压器由国内生产,变压器有 2 个次级绕组,一个为 Y 接法,一个为Δ接法,两绕组同相 间有 30。相位差。采用了 12 脉冲隔 离变压器的 ACS1000 变频器已满足了 IEEE519-1992 和 UK G.5/3 中 对电 压和电流谐波的要求。

3、高压切换柜是配合电机工/变频切换之用,当高压真空接触器 KM2、 KM3 闭合时,电机为Δ接法,此时电 机额定电压 3.465KV,当要求电机工 频运行时,高压真空接触器 KM1、KM4 闭合,电机连接到电网,直接 通过工频进线柜由工频直接启动。 4、PLC 控制箱主要负责各逻辑连锁以及与压缩机 DCS 系统进行通讯。当变频器就绪和工频进线合闸后,若 DCS 系统发出 机组启动信号,则高压切换柜 KM2、KM3 合闸,切换柜自动投入变频运行方式,机组自动优 先启动变频器运行。变频调 速系统采用闭环控制,由压缩机 DCS 控制系统输出速度给定值(4~20mA)给变 频器,由变频器驱动电动机平滑启动,同 时变频器输出电机的运行/停止、故障、运行、电机电流、功率、 水温等信号给 DCS 系统。 当变频进线高压柜处于分闸位置或变频器故障时, DCS 系统发出机组启动信号, 若 则高压柜 KM1、KM4 合闸,切换柜自动 投入工频运行方式,机组进入工频运行状态。PLC 输出机组工频运 行等信号给 DCS 系统。 5、水冷系统:变频器标准配置采用水冷方式,比较风冷方式的变频器而言,水冷型变频器具有以下优点: ①水冷系统可保证整个系统工作在最佳温度点,而风冷系统对外界环境波动敏感,不易保持在最佳工作点。 对于电子控制系统,工作在最佳温度点意味着高可靠性和最长的使用寿命。 ②水冷系统对环境要求低,而空冷系统对环境要求高,变频系统最佳工作点在 0~40℃,2200KW 变频器的效 率为 98%也即 意味着有 44KW 的热量需要散发,风冷系统将此 44KW 的热量排走需用一大容量的空调设备, 投资大,长期运行费用高。 ③风冷系统靠外风循环,对室内环境要求严格,灰尘很容易在高压变频器内元器件和过滤网上集结,容易 造成故障, 也势必增加设备维护量。 ④水冷系统不需要大功率的冷却风机,因此噪音小,而空冷系统噪音大。 ⑤由于 ACS1000 对外循环水系统的水质要求不高,可充分利用石化厂生产装置循环冷却水,无需额外投资。 ACS1000 水冷系统分冷却水和循环水,冷却水和循环水是分离的两回路,冷却水将变频器功率器件产生的 热量与外 部循环水通过热交换器的热交换将变频器产生的热量带走, 变频器在辅助电源上电后自动检测冷 却水电导率,当电 导率超过变频器设定的电导率指标时,自动启动水冷系统除离子设备工作。 6、变频节能与防喘振协调控制:具有驼峰型特性的大容量压缩机的喘震问题是系统设计必须考虑的重要问 题,变 频器正常工作时,系统通过变频调速与防喘振的协调控制,尽可能减少气体回流量,同时确保流量 大于安全操作线流量(如图三所示),使系统不发生喘震现象,做到良好的节能与防喘振协调控制效果。 图中 P2/P1 为压缩机出口绝压与入口绝压之比,Q 为压缩机流量。

四、 系统调试 系统的联调 1、 系统常规检查:ACS1000 高压变频器因在出厂前做了严格的空载和带载测试,使得在现场调试上电前 的检查工作非常简单,通常的检查工作有外观和外部线路连接检查、逻辑检查、IGCT 检查、变频器整体对 地直流耐压试验等。

2、 变频器上电:上电后变频器自动启动风机和内部循环水除离子回路工作,内循环水的电导率是变频器 允许 MCB 合闸的条件之一, 3、 作为常规调试的一部分,电动机要进行 ID 辨识运行。将电动机铭牌上的电动机基本数据输入到变频器 之后,以手动方式启动电动机 ID 辨识运行。ID 运行一旦开始,整个识别运行将全自动进行。在 ID 辨识运 行期间,变频器通过监测电动机对所施加的电源的响应建立精确的电动机模 型,DTC 控制器就是利用在个模型精确地扩展变频器和电动机的运行。 整个 ID 辨识识别运行大约需要 2 分钟。 电动 机可以在带负载的情况下作 ID 辨识识别运行;但为了取得最佳的效果,须将负载脱离。 4、 空载和带载运行:由于该变频器是电压型变频器,与电流型变频器相比,无需对不同负载条件下的变 频器参数 反复调整,调试也显简单,在实际带电运行调试时,先空负荷运行,然后带负荷运行并调整相关参 数至最佳值即可. 在 调试过程中,我们用装有 DRIVE WINDOW 软件的笔记本电脑记录了变频器启动和运行过 程的有关参数曲线,如图四。

五、 调试中出现的问题及处理 在实际调试过程中,调试工作基本很顺利,但由于对石化厂已有冷却水系统了解不够,也曾出现变频器因水 温过高而跳闸,后经现场观察分析,发现因循环水采用装置冷却水(图五),虽然,外循环冷却水入口压力 达到 0.45 Mpa,但出水口采用背压回流,表面上看似压力很高,但实际装置冷却水出入口压差不足 0.1Mpa, 外循环冷却水的流量不足以带走变频器的实际发热量,后对外循环冷却水入口压力进行倍压,方解决了问 题。在选择水冷型变频器时,应事前对变频器的发热量,尤其是原有工厂冷却水系统做细致的水质分析、 管路走向和距离摸底。

六、 结论 已经投运的富气压缩机变频调速系统,动态响应快,运行稳定,能够完全满足富气压缩机系统的严格调速 要 求。在实际正常生产运行过程中,变频器输出功率仅为电机额定功率的 60%左右,节电效果非常显著, 在同类应用 情况下,有着很好的示范、推广应用价值。 [参考资料] 1、《ACS1000 技术样本》 北京 ABB 传动系统有限公司 2、《ACS1000 User Manual》 ABB Industrie AG 3、《ACS1000 Water Cooling Unit》 ABB Industrie AG

4、《高压大容量风机和泵类设备的变频节能与防喘振控制》 罗自永 李瑞常等《电气传动》2000 年增刊 [作者简介] 李瑞常 (1965--)男 1990 年东北大学硕士研究生毕业,主要方向为交流变频调速技术,现任中国电工技 术学会电控系统与装置委员会委员、中国自动化学会电气自动化专委会委员、深圳市节能专家小组专家委 员、深圳市库马克新技术有限公司总经理。 张 超 (1976--) 男 1997 年华中理工大学电气技术专业毕业,主要从事工业自动化设计工作

ACS1000 高压变频器资料
ACS 1000 高压变频器 用于 310 - 5000 KW 电机的速度和转矩控制 ABB 结合一个多世纪的工业制造经验,为中高 压传动领域中电子的功率控制提供了简便、可 靠的途径:这就是 ACS1000 系列变频器。驱动 功率范围为 315 至 5000 千瓦,电压等级为 2.3、 3.3 和 4.16kV,对电动机具有卓越的速度和力 矩控制。 流畅的系统集成 ACS1OOO 系列变频器具有各种灵活的组合以满 足各种新建或改造项目的不同要求。对现有的 设备和电网的干扰减到最小。用户友好的软件 工具使调试和长期运行简便易行。 高超的性能 采用 ABB 专利的直接转矩控制(Direct Torque Control)技术,ACS1000 系列变频器提供精确 的过程控制,DTC 能为任何电动机控制平台提 供最快速的转矩阶跃响应。在不采用编码器情 况下, 即使受输入电源变化和负载突变的影响, 同样可保证最佳的控制精度。 极高的可靠性 变频器的可靠性至关重要。ACS1OOO 系列变频 器元件数量少,使其内在的可靠性比目前市场 上其他结构形式的中电压变频器更高。并且, 在交货前对每个元件单独测试,每台变频器都 通过负载试验。 全面的服务 ABB 具有遍布全球的最大的服务网络来支持所提供的每一套变频设备,从培训到 技术支持,我们随时为用户提供全面的服务。 ACS 1000 高压变频器技术特点 用于 310 - 5000 KW 电机的速度和转矩控制 中高压领域的挑战 直到现在,中高压变频器中的电源开关要么是 GT0(Gate Turn—off Thyristor),

要么是 IGBT(Insulated—Gate Bipolar Transistor), 在中高压应用领域中, 这些元件迫使电源控制系统的成本和复杂性增加,ABB 由于在这些装置上投资设 计了许多年,因此,对其中的利弊知道得一清二楚。 传统的晶体管型结构 低压 IGBT 和高压 IGBT 在高电压变频器中都采用。IGBT 具有快速的开关性能,但 在高压变频中其导电损耗大, 而且需要许多 IGBT 复杂地串联在一起。 对低压 IGBT 来讲,高压 IGBT 串联的数量相对要少一些,但导电损耗却更高。元件总体数量增 加使变频器可靠性降低、柜体尺寸增大、成本提高。 采用 GT0 晶闸管方式 GTO 技术在高压变频器中非常可靠而且导电损耗很低。但问题在于不均衡的切换 需要许多附加电路来关断,元件数量相应增加,同样使柜体尺寸增大、可靠性降 低、成本提高。 IGCT: IGCT:专为高电压而设计的开关元件 ABB 密切关注电源变换装置的需求,表现为: 象 IGBT 那样具有快速开关功能 象 GTO 那样导电损耗低 在高压各种应用领域中可靠性高 在 IGBT 和 GT0 成熟技术的基础上,ABB 研制出了简洁的方案: IGCT—Integrated Gate Commutated Thyristor。 这个优化的技术包含了对 GTO 的重新设计, 使其具有重要的设计突破。新的 IGCT 引进了快速、均衡换流和内 在的低损耗,主要的设计性能含有可靠的阳极设计来达到快速泄流、低损耗薄型 硅晶片使切换快速以及使用大功率半导体的集成型门驱动器。 IGCT 装置中所有元件装在紧凑的单元中,降低了成本。 IGCT 采用电压源型逆变器, 与其他类型变频器的拓扑结构相比, 结构更简单, 效率更高。 采用 IGCT 的 ACS1000 系列变频器能最大程度地满足复杂的高压传动领域的要求。 对 4.16kV 的变频器,逆变器中需用 24 个高压 IGBT,而使用低压 IGBT,则需 60 个。同 类型变频器使用 IGCT 时,只需要 12 个。元件越少,可靠性越高。因此, 使用 IGCT 的变频器比使用 IGBT 的变频器可靠性高得多。 优化的技术只需更少的元件 相同电压等级的变频器采用 IGCT 只需低压 IGBT 的五分之一,并且,由于 IGCT 损 耗很小,所需的冷却装置较小,而内在的可靠性更高。元件少,成本低方案简洁。 更少的元件意味着更小的占地面积 更少的元件意味着更小的占地面积 ABB 新型的高压变频器减少了复杂性。从 而使柜体尺寸更小。事实上,将功率/ 电压与尺寸作比较,ACS1OOO 的尺寸是最小的。当占地面积非常宝贵时,ACS1OOO 同样为用户提供了最佳选择。 ACS 1000 高压变频器性能概述 用于 310 - 5000 KW 电机的速度和转矩控制 DTCACS1000 的的核心是 DTC-直接转矩控制 直接转矩控制(DTC)是交流传动中最佳的电动机控制方法, 可以对电动机所有的关 键变量进行直接控制, 从而挖掘出了 AC 传动过去未实现的潜力并为各种应用提供 益处。 无与伦比的电动机速度和转矩控制 无与伦比的电动机速度和转矩控制 ACS1000 系列变频器的开环动态速度控制精度与采用闭环磁通矢量控制的变频器 相对应。在 ACS 1000 中,静态速度控制精度通常为正常转速的 0.1%至 0.5%,能满

足大多数工业领域的要求。在速度调节精度要求更高的场合,可选用一个脉冲编 码器。由于 ACS 1000 开环转矩阶跃上升时间小于 10mS,而其它磁通矢量控制不 采用传感器则超过 100ms,因此,ACS 1000 是无可匹敌的。 自动起动 ACS1000 的自动起动性能胜过交流传动中常用的 flying start 和 ramp start,由 于 DTC 能在几个毫秒内检测出电动机的状态,在所有的条件下都能迅速起动。例 如,采用 DTC,就没有重新起动延时。 最大化的起动转矩 DTC 所持有的精确的转矩控制, ACS1000 具有既可控又平稳的最大的起动转矩。 使 完善的磁通优化 在优化模式状态,电动机的磁通能自动地与负载对应,保证了高效率,并降低了 电动机噪音。由于磁通的优化,根据不同的负载点。电动机和传动系统的总体效 率提高 1%到 10%。 降低了噪音 由于开关状态是分别确定的,ACS1000 没有固定的开关频率,这样,在使用普通 PWM 技术的交流传动装置中常见的共振所引起的刺耳的噪音,在 ACS1000 中是没 有的。 对电源波动和负载变化反应迅速 ACS1000 特有的快速转矩阶跃响应意味着对电网侧和负载侧的变化具有极快的反 应,使得对失电、负载突变和过电压状态易于控制。 安静、反应敏捷的操作。简 洁、精确的过程控制。 ACS 1000 高压变频器技术数据 用于 310 - 5000 KW 电机的速度和转矩控制 标准 所有通用的标准包括 EN(IEC),ANSI,CSA,VDE,BS,CE,NEMA,UL,IEEE 逆变器类型 三电位电压型(VSI)逆变器,采用具有快速开关功能的大功率半导体元件 IGCT,不 采用并联或串联方式. 输入电源 50 或 60Hz,额定电压±10%范围内满载输出,-10%至-15%范围内阵容安全运行. 辅助电压 400VAC 210%,50/60Hz 480VAC ±10%,60HZ 575VAC 210%,60Hz 输出电压 正弦波,0-2.3kV 0-3.3KV 0-4.16kV 输出频率 O-± 66Hz(可选±122Hz) 输入整流桥 标准:12 脉冲 选项: 脉冲, 24 对空冷变频器, 采用紧凑型干式变压器, 有关尺寸和重量请与 ABB 联系. 过载能力 标淮:正常方式时,每十分钟允许 10%短时过载一分钟

选项:重载方式时,每十分钟允许 50%短时过载一分钟 若需更高的过载能力,请与 ABB 联系 效率: 效率: >98% 输入功率因数 满载时:>O.97 全部调速范围内:>O.95 可选率:>99.9% 可选率 环境温度 : 0—40℃(超过 40℃要降容) 防护等级 空冷:NEMAl,NEMAl2,NEMA 3R IP2l,IN2,IP54 水冷:NEMAl,NEMAl2,NEMA 3R IP31.IP54 通讯方式 所有常用的通讯协议, 包括 Profibus, Modbus, Modbus+, Inrerbus S, DeviceNet, ABB CS31,ABB AF1OO, ABB Masterbus,Siemens 3964 等 Advant OCS :兼容 标准控制连接 所有模拟量 I/O 口均电绝缘 远程控制 2 个模拟量输入,4-20mA(0—10V) 2 个可编程模拟量输出,4—20mA (O 一 20mA) 10 个开关量输入(20—250V AC/DC) 4 个开关量输出:准备好、运行、 报警、跳闸(20—250V AC/DC) 过程界面 1 个开关量输入,用于过程停、 过程跳闸、变压器保护和电机保护 3 个模拟量输入,4—20mA(0—10V) 用于电机绕组温度监视 可选控制连接: 可选控制连接:可选用更多的 I/O 板 防护功能 过电流、短路、接地、输入电源断相、输出断相、过 电压、欠电压、过温、电机 过载、电机失步保护等 ACS 1000 高压变频器选型与尺寸 用于 310 - 5000 KW 电机的速度和转矩控制 ACS 1000 高压变频器可靠性与服务 用于 310 - 5000 KW 电机的速度和转矩控制 专用的 ACS 1000 试验设备 大家知道,可靠性是多么重要。我们不仅将可靠性设计在我们的传动产品中,并且 对所提供的每一台产品进行全面的测试以保证可靠性。基于这一点,我们对 ACS 1000 测试设备进行专门投资,使我们能够对每一台传动设备进行各种不同负载下 的测试。 相信我们的传动设备完全能够融合到你的生产设备中去, 既简单又可靠。 务与调试 ABB 专家能帮你进行系统选型和设计,在开始时,我们保证有一位专家参与新设 备的调试,并与你一起制订保护、预防和积极的维护计划,以及设备运行的维护 策略。 此外,我们强大的全球性的服务网络任由你来安排,以确保传动装置在你的工厂 里处于良好的运行状态。

培训 我们在亚洲、北美洲和欧洲的培训中心对所有高压变频器的用户进行强化培训。 培训范围从短时现场指导到全面的系统培训,来满足你各种特殊的需求。 丰宣的经验 自从六十年代末以来,ABB 作为交流传动技术发展的先锋。在世界各地几乎所有 的工业领域有 30 多年的应用经验,我们倾听用户的意见,研制用户所需的产品, 积累了丰富的经验。无论在什么样的工业领域,你都会发现 ABB 的专家能在你的 业务范围进行交流—不单单是变频器中的行话。 我们倾听、学习,为用户提供最棒的产品使你的选择非常简单。 简单可靠 为了给用户在关键的高压应用领域所需的安全感。ABB 将最严格的可靠性集于 ACS1000 中: 核心技术先进 ●IGCT ●DTC 设计简洁 ●元件数量少 高舶性能 ●精确的速度和转矩控制 ●正弦波输出电压 ●对电网谐波小 ●功率因数高 ●效率高 ●更长的瞬时掉电保护能力 安装和调试方便 ●灵活的变压器选择 ●占地面积小 ●ACS 系列软件工具 符合各种标准:EN(IEC),ANSI,CSA,VDE,BS,CE, NEMA,UL,IEBE 等 质量保证 :ISO 9000 注:具体参数及尺寸请与三鼎中天看见公司业务部联系! 机电产品网 供

高压变频器在石化厂富气压缩机上的应用( ACS1000 高压变频器在石化厂富气压缩机上的应用(上)
2005-8-8 16:27:00 来源:中国自动化网 浏览:627 网友评论 0 条 点击查看



要: 本文介绍了 ABB 公司的 ACS1000 高压变频器在石化厂富气压缩机上的应用, 并

简要介绍了变频器的结构、特点、系统实现方案、调试。 关 键 词: 高(中)压变频器 直接转矩控制(DTC) 石化 压缩机 Abstract: This paper introduces features of ACS1000 high voltage drive, and it s application in petrochemical compressor. Keywords: High (medium) voltage inverter Direct torque control Petrochemical C

ompressor 1 引言 石化厂焦化车间催化裂化装置富气压缩机是该装置的关键设备,因工艺要求需要调速,传 统的调速方式采用透平机,占地面积大,效率低,随着高压大容量变频调速技术的发展, 高压变频器已得到了广泛的应用。焦化富气在压缩机运行过程中,分子量变化大,压缩机 转速高,最高转速达 12000r/min 以上,对变频器动态性能要求高,针对武汉石化焦化车间 催化裂化装置富气压缩机,我们经综合考查,考虑到当前最先进高压变频器的已投运使用 情况、性价比、电机适应能力、最终在此项目中选择了 ABB 公司的 ACS1000 系列 12 脉冲水 冷型直接转矩控制高压变频器。 2 ACS1000 的主要特点 世界电气巨子 ABB 公司生产的 ACS1000 系列高压变频器属直接高-高型高压变频器,功率 范围 315kW~5000kW,输出电压等级有 2.3,3.3,4.16kV,当接 6kV 电压等级电机时,需将 电机改成三角形接法。3.3kV 电压等级的变频器,容量在 2150kVA 及以下的变频器采用风 冷,容量在 2150kVA 及以上的变频器采用水冷。

[img]20058816252977616.jpg[/img] ACS1000 高压变频器对电机和电机电缆无特殊要求,也无需电机降容使用,完全适用国产 电机;ACS1000 高压变频器元件少,结构紧凑,体积小,系统集成简单; ACS1000 是电压源型变频器, 直接采用 IGCT 高压功率器件, 与其它拓补结构的变频器相比, 大大减少了功率器件数 量,主回路原理图如图 1 所示。 ACS1000 的直流回路采用 IGCT 代替熔断器作为变频器主回路的保护,IGCT 分断时间是 25 μs,比传统的熔断器快 1000 倍,大大提高了关断速度,从而提高保护的可靠性。IGCT 还 具有以下优点: (1) 续流二极管集成在同一芯片上; (2) 不需缓冲电路; (3) 控制门电路与功率元件集成于一体; (4) 可靠性极高(元件总数少); (5)功率密度高(元件总数少而且损耗低)。 ACS1000 采用直接转矩控制(DTC)技术, 不需要在电机轴上安装脉冲编码器而具有精确的 速度和转矩控制,DTC 能在零转速时输出满转矩。在 DTC 中,定子磁通和转矩作为主要控 制变量,通过高速的数字信号处理器,将电机运行实际值与参考值不断的进行比较,实现 对逆变器中的每个开关状态进行分别确定,这样传动装置始终处于最佳开关组合,从而对

负载突变或电源干扰所引起的动态变化作出快速的响应。 3 系统的构成及特点

[img]20058816255651459.jpg[/img] 如图 2 所示,变频调速系统由工/变频高压进线柜、12 脉冲隔离变压器、ACS1013-W1-T0 高压变频器、高压切换柜、PLC 控制箱和国产 2200kW 电机组成。 本信息来自网络,不代表中国自动化网观点

本文介绍了 ABB 公司的 ACS1000 高压变频器在石化厂富气压缩机上的应用, 并简要介绍 了变频器的结构、特点、系统实现方案、调试。 关 键 词: 高(中)压变频器 直接转矩控制 (DTC) 石化 压缩机 Abstract: This paper introduces features of ACS1000 high voltage drive, and its application in petrochemical compressor. Keywords: High (medium) voltage inverter Direct torque control Petrochemical Compressor 1 引 言 石化厂焦化车间催化裂化装置富气压缩机是该装置的关键设备,因工艺要求需要调速, 传统的调速方式采用透平机,占地面积大,效率低,随着高压大容量变频调速技术的发展, 高压变频器已得到了广泛的应用。焦化富气在压缩机运行过程中,分子量变化大,压缩机转 速高,最高转速达 12000r/min 以上,对变频器动态性能要求高,针对武汉石化焦化车间 催化裂化装置富气压缩机, 我们经综合考查, 考虑到当前最先进高压变频器的已投运使用情 况、性价比、电机适应能力、最终在此项目中选择了 ABB 公司的 ACS1000 系列 12 脉冲 水冷型直接转矩控制高压变频器。 2 ACS1000 的主要特点 世界电气巨子 ABB 公司生产 的 ACS1000 系列高压变频器属直接高-高型高压变频器,功率范围 315kW~5000kW, 输出电压等级有 2.3,3.3,4.16kV,当接 6kV 电压等级电机时,需将电机改成三角形接 法。3.3kV 电压等级的变频器,容量在 2150kVA 及以下的变频器采用风冷,容量在 2150kVA 及以上的变频器采用水冷。

? ? 凌空飞舞

收藏

? ?

?

引用

1 楼 2005-9-16 8:44:43

ACS1000 高压变频器对电机和电机电缆无特殊要求,也无需电机降容使用,完全适用国产

电机;ACS1000 高压变频器元件少,结构紧凑,体积小,系统集成简单; ACS1000 是电压 源型变频器,直接采用 IGCT 高压功率器件,与其它拓补结构的变频器相比,大大减少了功 率器件数 量, 主回路原理图如图 1 所示。 ACS1000 的直流回路采用 IGCT 代替熔断器作 为变频器主回路的保护,IGCT 分断时间是 25?s,比传统的熔断器快 1000 倍,大大提高 了关断速度,从而提高保护的可靠性。IGCT 还具有以下优点: (1) 续流二极管集成在同一 芯片上; (2) 不需缓冲电路; (3) 控制门电路与功率元件集成于一体; (4) 可靠性极高(元 件总数少); (5)功率密度高(元件总数少而且损耗低)。 ACS1000 采用直接转矩控制(DTC) 技术, 不需要在电机轴上安装脉冲编码器而具有精确的速度和转矩控制,DTC 能在零转速 时输出满转矩。在 DTC 中,定子磁通和转矩作为主要控制变量,通过高速的数字信号处理 器, 将电机运行实际值与参考值不断的进行比较, 实现对逆变器中的每个开关状态进行分别 确定, 这样传动装置始终处于最佳开关组合, 从而对负载突变或电源干扰所引起的动态变化 作出快速的响应。
? ? 凌空飞舞
引用

? ?
2 楼 2005-9-16 8:45:05

3 系统的构成及特点

如图 2 所示, 变频调速系统由工/变频高压进线柜、 脉冲隔离变压器、 12 ACS1013-W1-T0 高压变频器、高压切换柜、PLC 控制箱和国产 2200kW 电机组成。
? ? 凌空飞舞
引用

? ?
3 楼 2005-9-16 8:45:31

(1) 工频进线高压柜作为变频回路故障状态下保证电机和压缩机运行的后备保证, 正常情况 下由变频进线柜向变频器供电,变频器进线高压柜必须由变频器控制其分合闸。 (2) 12 脉 冲隔离变压器由国内生产,变压器有 2 个次级绕组,一个为 Y 接法,一个为 ? 接法,两绕 组同相间有 30°相位差。 采用了 12 脉冲隔离变压器的 ACS1000 变频器已满足了 IEEE519 -1992 和 UK G.5/3 中对电压和电流谐波的要求。 (3) 高压切换柜是配合电机工/变频切 换之用, 当高压真空接触器 KM2、 KM3 闭合时, 电机为 ? 接法,此时电机额定电压 3.465KV, 当要求电机工频运行时,高压真空接触器 KM1、KM4 闭合,电机连接到电网,直接通过工

频进线柜由工频直接启动。 (4) PLC 控制箱主要负责各逻辑连锁以及与压缩机 DCS 系统 进行通讯。当变频器就绪和工频进线合闸后,若 DCS 系统发出机组启动信号,则高压切换 柜 KM2、KM3 合闸,切换柜自动投入变频运行方式,机组自动优先启动变频器运行。变频 调速系统采用闭环控制, 由压缩机 DCS 控制系统输出速度给定值(4~20mA)给变频器,由 变频器驱动电动机平滑启动,同时变频器输出电机的运行/停止、故障、运行、电机电流、 功率、 水温等信号给 DCS 系统。 当变频进线高压柜处于分闸位置或变频器故障时, DCS 若 系统发出机组启动信号,则高压柜 KM1、KM4 合闸,切换柜自动投入工频运行方式,机组 进入工频运行状态。PLC 输出机组工频运行等信号给 DCS 系统。
? ? 凌空飞舞
引用

? ?
4 楼 2005-9-16 8:45:54

(5) 水冷系统:变频器标准配置采用水冷方式,比较风冷方式的变频器而言,水冷型变频器 具有以下优点: a) 水冷系统可保证整个系统工作在最佳温度点,而风冷系统对外界环境波 动敏感,不易保持在最佳工作点。 b) 水冷系统对环境要求低,而空冷系统对环境要求高, 变频系统最佳工作点在 0~40℃,2200kW 变频器的效率为 98%也即意味着有 44kW 的 热量需要散发,风冷系统将此 44KW 的热量排走需用一大容量的空调设备,投资大,长期 运行费用高。 c) 风冷系统靠外风循环,对室内环境要求严格,灰尘很容易在高压变频器内 元器件和过滤网上集结,容易造成故障,也势必增加设备维护量。 d) 水冷系统不需要大 功率的冷却风机,因此噪音小。 e) 由于 ACS1000 对外循环水系统的水质要求不高,可 充分利用石化厂生产装置循环冷却水,无需额外投资。 ACS1000 水冷系统分冷却水和循 环水, 冷却水和循环水是分离的两回路, 冷却水将变频器功率器件产生的热量与外部循环水 通过热交换器的热交换将变频器产生的热量带走, 变频器在辅助电源上电后自动检测冷却水 电导率, 当电导率超过变频器设定的电导率指标时, 自动启动水冷系统除离子设备工作。 f) 变频节能与防喘振协调控制:具有驼峰型特性的大容量压缩机的喘震问题是系统设计必须考 虑的重要问题,变频器正常工作时,系统通过变频调速与防喘振的协调控制,尽可能减少气 体回流量,同时确保流量大于安全操作线流量(如图 3 所示),使系统不发生喘震现象,做到 良好的节能与防喘振协调控制效果。图 3 中 P2/P1 为压缩机出口绝压与入口绝压之比,Q 为压缩机流量。
? ? 凌空飞舞
引用

?

?
5 楼 2005-9-16 8:46:57

4 系统的联调系统的联调分以下步骤

(1) 系统常规检查:ACS1000 高压变频器因在出厂前做了严格的空载和带载测试,使得在 现场调试上电前的检查工作非常简单, 通常的检查工作有外观和外部线路连接检查、 逻辑检 查、IGCT 检查、变频器整体对地直流耐压试验等。 (2) 变频器上电:上电后变频器自动启 动风机和内部循环水除离子回路工作,内循环水的电导率是变频器允许 MCB 合闸的条件之 一, (3) 作为常规调试的一部分,电动机要进行 ID 辨识运行。将电动机铭牌上的电动机 基本数据输入到变频器之后,以手动方式启动电动机 ID 辨识运行。ID 运行一旦开始,整 个识别运行将全自动进行。在 ID 辨识运行期间,变频器通过监测电动机对所施加的电源的 响应建立精确的电动机模型,DTC 控制器就是利用在这个模型下,精确地控制变频器和电 动机的运行。整个 ID 辨识识别运行大约需要 2min。电动机可以在带负载的情况下作 ID 辨识识别运行,但为了取得最佳的效果,须将负载脱离。 (4) 空载和带载运行:由于该变频 器是电压型变频器,与电流型变频器相比,无需对不同负载条件下的变频器参数反复调整, 调试也显简单,在实际带电运行调试时,先空负荷运行,然后带负荷运行并调整相关参数至 最佳值即可。在调试过程中,我们用装有 DRIVE WINDOW 软件的笔记本电脑记录了变频 器启动和运行过程的有关参数曲线,如图 4 所示,图 4 中:1 为直流侧电压,2 为电机磁通, 3 为电机速度,4 为电机电流,5 为电机力矩。

? ? 凌空飞舞

引用

? ?
6 楼 2005-9-16 8:47:12

5 调试中出现的问题及处理 在实际调试过程中, 调试工作基本很顺利,但由于对石化厂已有 冷却水系统了解不够,也曾出现变频器因水温过高而跳闸,后经现场观察分析,发现因循环 水采用装置冷却水, 如图 5 所示,虽然,外循环冷却水入口压力达到 0.45 Mpa,但出水口采 用背压回流,表面上看似压力很高,但实际装置冷却水出入口压差不足 0.1Mpa,外循环冷却 水的流量不足以带走变频器的实际发热量,后对外循环冷却水入口压力进行倍压,方解决了 问题。在选择水冷型变频器时,应事前对变频器的发热量,尤其是原有工厂冷却水系统做细 致的水质分析、管路走向和距离摸底。

6 结束语 已经投运的富气压缩机变频调速系统,动态响应快,运行稳定,能够完全满足富

气压缩机系统的严格调速要求。 在实际正常生产运行过程中, 变频器输出功率仅为电机额定 功率的 60%左右,节电效果非常显著,在同类应用情况下,有着很好的示范、推广应用价 值。 参考资料 [1] 《ACS1000 技术样本》 北京 ABB 传动系统有限公司 [2] 《ACS1000 User Manual》 ABB Industrie AG [3] 《ACS1000 Water Cooling Unit》 ABB Industrie AG [4] 罗自永,李瑞常. 高压大容量风机和泵类设备的变频节能与防喘振控制 [J]. 电气传动,2000 年增刊.
?
引用

ACS1000 系列高压变频器应用在石化厂富气 压缩机上
收藏此信息 打印该信息 添加:用户发布 来源:未知

ACS1000 的主要特点 世界电气巨子 ABB 公司生产的 ACS1000 系列高压变频器属直接高-高型高压变频器, 功率范围 315KW——5000KW,输出电压等级有 2.3,3.3,4.16KV,当接 6KV 电压等级 电机时,需将电机改成三角形接法。3.3KV 电压等级的变频器,容量在 2150KVA 及以下的 变频器采用风冷,容量在 2150KVA 及以上的变频器采用水冷。

图一 ACS1000 高压变频器对电机和电机电缆无特殊要求,也无需电机降容使用,完全适用国 产电机;ACS1000 高压变频器元件少,结构紧凑,体积小,系统集成简单;ACS1000 采 用了功率器件 IGCT(Integrated Gate Commutated Thyristor 集成门换流晶闸管),IGCT 快速、均衡换流,内在低损耗, ACS1000 是电压源型变频器,直接采用 IGCT 高压功率器 件,与其它拓补结构的变频器相比,大大减少了功率器件数量,主回路原理图如图一所示, 结构更简单,效率更高,可靠性也高了许多。 ACS1000 的直流回路采用 IGCT 代替熔断器作为变频器主回路的保护, IGCT 分断时间是 25?s, 比传统的熔断器快 1000 倍, 大大提高了关断速度, 从而提高保护的可靠性。 IGCT 还 具有以下优点: ① 续流二极管集成在同一芯片上 ② 不需缓冲电路 ③控制门电路与功率元件集成于一体 ④可靠性极高(元件总数少) ⑤ 功率密度高(元件总数少而且损耗低) ACS1000 采用直接转矩控制(DTC)技术, 不需要在电机轴上安装脉冲编码器而具有精 确的速度和转矩控制,DTC 能在零转速时输出满转矩。在 DTC 中,定子磁通和转矩作为主 要控制变量,通过高速的数字信号处理器,将电机运行实际值与参考值不断的进行比较,实 现对逆变器中的每个开关状态进行分别确定, 这样传动装置始终处于最佳开关组合, 从而对 负载突变或电源干扰所引起的动态变化作出快速的响应。 三、 系统的构成及特点

如图二所示,变频调速系统由工/变频高压进线柜、12 脉冲隔离变压器、ACS1013-W1T0 高压变频器、高压切换柜、PLC 控制箱和国产 2200KW 电机构成。 1、工频进线高压柜作为变频回路故障状态下保证电机和压缩机运行的后备保证,正常情 况下由变频进线柜向变频器供电,变频器进线高压柜必须由变频器控制其分合闸。 2、12 脉冲隔离变压器由国内生产,变压器有 2 个次级绕组,一个为 Y 接法,一个为 ? 接法,两绕组同相间有 30。相位差。采用了 12 脉冲隔离变压器的 ACS1000 变频器已满足 了 IEEE519-1992 和 UK G.5/3 中对电压和电流谐波的要求。 3、高压切换柜是配合电机工/变频切换之用,当高压真空接触器 KM2、 KM3 闭合时,电 机为 ? 接法,此时电机额定电压 3.465KV,当要求电机工频运行时,高压真空接触器 KM1、 KM4 闭合,电机连接到电网,直接通过工频进线柜由工频直接启动。 4、PLC 控制箱主要负责各逻辑连锁以及与压缩机 DCS 系统进行通讯。当变频器就绪和 工频进线合闸后,若 DCS 系统发出机组启动信号,则高压切换柜 KM2、KM3 合闸,切换 柜自动投入变频运行方式,机组自动优先启动变频器运行。变频调速系统采用闭环控制,由

压缩机 DCS 控制系统输出速度给定值(4~20mA)给变频器,由变频器驱动电动机平滑启 动,同时变频器输出电机的运行/停止、故障、运行、电机电流、功率、水温等信号给 DCS 系统。 当变频进线高压柜处于分闸位置或变频器故障时,若 DCS 系统发出机组启动信号, 则高压柜 KM1、KM4 合闸,切换柜自动投入工频运行方式,机组进入工频运行状态。PLC 输出机组工频运行等信号给 DCS 系统。 5、水冷系统:变频器标准配置采用水冷方式,比较风冷方式的变频器而言,水冷型变频 器具有以下优点: ①水冷系统可保证整个系统工作在最佳温度点,而风冷系统对外界环境波动敏感,不易 保持在最佳工作点。 对于电子控制系统, 工作在最佳温度点意味着高可靠性和最长的使用寿 命。 ②水冷系统对环境要求低,而空冷系统对环境要求高,变频系统最佳工作点在 0~40℃, 2200KW 变频器的效率为 98%也即意味着有 44KW 的热量需要散发,风冷系统将此 44KW 的热量排走需用一大容量的空调设备,投资大,长期运行费用高。 ③风冷系统靠外风循环,对室内环境要求严格,灰尘很容易在高压变频器内元器件和过 滤网上集结,容易造成故障, 也势必增加设备维护量。 ④水冷系统不需要大功率的冷却风机,因此噪音小,而空冷系统噪音大。 ⑤由于 ACS1000 对外循环水系统的水质要求不高,可充分利用石化厂生产装置循环冷却 水,无需额外投资。 ACS1000 水冷系统分冷却水和循环水,冷却水和循环水是分离的两回路,冷却水将变频 器功率器件产生的热量与外部循环水通过热交换器的热交换将变频器产生的热量带走, 变频 器在辅助电源上电后自动检测冷却水电导率, 当电导率超过变频器设定的电导率指标时, 自 动启动水冷系统除离子设备工作。

6、变频节能与防喘振协调控制:具有驼峰型特性的大容量压缩机的喘震问题是系统设计 必须考虑的重要问题,变频器正常工作时,系统通过变频调速与防喘振的协调控制,尽可能 减少气体回流量,同时确保流量大于安全操作线流量(如图三所示),使系统不发生喘震现 象,做到良好的节能与防喘振协调控制效果。

图中 P2/P1 为压缩机出口绝压与入口绝压之比,Q 为压缩机流量。 已经投运的富气压缩机变频调速系统,动态响应快,运行稳定,能够完全满足富气压缩 机系统的严格调速要求。 在实际正常生产运行过程中, 变频器输出功率仅为电机额定功率的 60%左右,节电效果非常显著,在同类应用情况下,有着很好的示范、推广应用价值。

作者:未知 点击:

15 次 [打印] [关闭] [返回顶部

万用示波表在变频器分析过程中的应用
【进入博客】 【进入论坛】 更新时间:2006 年 01 月 08 日 浏览次数: 126 作者: 来源:

1 引言

变频器作为一种智能调速装置以其多用途、 高可靠性和明显的节电效果迅速 广泛地应用于各种马达控制上,如冶金、造纸、电子产品装配等生产线。生产当中 变频器内部一旦发生故障尤其是板件级故障,单凭经验有时很难去判断,这时候有 必要借助高性能的测试仪器进行分析。Fluke192B 便携式万用示波器集示波器、万 用表、无纸记录仪于一体,具有足够的带宽(60MHz),是现代电力电子装置的理想 测试工具。 2 通用变频器工作原理 通用变频器采用了先把频率、电压都固定的交流电整流成直流电,再把直 流电逆变成频率、 电压都连续可调的三相交流电, 即交-直-交方式。 所谓“通用”, 包含着两方面的含义:一是可以和通用的笼型异步电动机配套使用;二是具有多种 可供选择的功能,适用于各种不同性质的负载。图 1 绘出了一种典型的数字控制通 用变频器-异步电动机调速系统原理图。

图 1 典型的数字控制通用变频器-异步电动机调速系统原理图 现代 PWM 变频器的控制电路大都是以微处理器为核心的数字电路, 其功能主 要是接受各种设定信息和指令, 再根据它们的要求形成驱动逆变器工作的 PWM 信号, 如图 2 所示。

图 2 驱动逆变器工作的 PWM 信号 万用示波表检测分析变频器逆变(UI) 3 Fluke 192B 万用示波表检测分析变频器逆变(UI)部分的门极 PWM 驱动 信号以及输出电压波形。(以芬兰 系列变频器为例) 信号以及输出电压波形。(以芬兰 VACON CX 系列变频器为例) 。( (1 ) 首先将专用的门极适配器(GS1)连接至示波器的 CH-A,如图 3 所示。

点击看原图 图 3 门极适配器(GS1)连接至示波器的 CH-A (2)再将 GS1 的 3 个门极接头(X9,X11,X13)连至功率板上对应的门极 插槽 (X9,X11,X13),如图 4 所示。

图 4 GS1 的 3 个门极接头 (X9, X11, X13) 连至功率板上对应的门极插槽 (X9,X11,X13) (3)用 DC power supply 给待测功率板和控制板供电,连接示波器至 PC, 通过 flukeview4.2 监视软件观察 U、V、W 相的 SPWM 波。当 DC-link 的电压达到额 定值时,IGBT 的三相上下半桥的门极电压应为-12V 左右,以使 IGBT 截止,如图 5 所示。

图 5 IGBT 截止的门极电压 (4)然后使其运行在 0Hz,观察每相上下半桥的 SPWM 波的调制频率是否正 常(不同的功率板此频率不同,此板显示为 733.7Hz),如图 6 所示。

图6

每相上下半桥的 SPWM 波的调制频率(0Hz 时)

(5)供给变频 400V 交流电源,调节给定频率至 50Hz,观察 PWM 输出电压波 形,如图 7 所示,从该波形可以看出纹波比较少,输出比较稳定。

图 7 PWM 输出电压波形(50Hz) (6)最后,利用 Flukeview4.2 提供的测试报告应用宏(Qreport Macro) 模板自动生成一份极具价值的测试分析报告,以图表 8 为示例。

点击看原图 Waveform1 Waveform2 图8 4 结束语 以上波形全部在 Fluke 独特的‘即触即测’(Connect-and –ViewTM)自动 触发模式下测试的,方便快捷。另外还可以用该示波器的‘万用表’功能对变频器 的整流桥二极管和逆变桥 IGBT 进行精确测量,限于篇幅在此不再赘述。 参考资料: 参考资料: [1] 曾毅等. 调速控制系统的设计与维护. 山东科学技术出版社, 2002 年 1 月。 [2] VACON Drives Co.,Ltd. CX User manual. Finland. &nbs p; [3] Fluke 电气电子测试工具样本。
【字体:小 大】 【收藏】 【打印】 上一篇:单总线数字温度传感器的自动识别技术[ 01-07 ] 下一篇:基于 PXI 平台的集成化 EDGE 手机多功能测试系统[ 01-08 ]

Waveform3

高压变频器的选型--注意事项 高压变频器的选型 注意事项

如火 建议删除该贴!! 建议删除该贴 | 收藏 | 回复 | 2005-12-30 16:46:30 楼主

感谢周工提供! 1:选择过高电压等级的弊端 选择过高的电压等级造成投资过高,回收期长。电压等级的提高,电机的绝缘必须提高, 使电机价格增加。 电压等级的提高, 使变频器中电力半导体器件的串联数量加大, 成本上升。 可见,对于 200~2000kW 的电机系统采用 6kV、10kV 电压等级是极不经济、很不合理 的。 2:变频器容量与整流装置相数关系 变频器装置投入 6kV 电网必须符合国家有关谐波抑制的规定。这和电网容量和装置的额 定功率有关。 短路容量在 1000MVA 以内,1000kW 装置 12 相(变压器副边双绕组)即可,如果 24 相功率就可达 2000kW,12 相基本上消除了幅值较大的 5 次和 7 次谐波。 整流相数超过 36 相后,谐波电流幅值降低不显著,而制造成本过高。如果电网短路容量 2000MVA,则装置容许容量更大。 3:把最高电压降到 3kV 以下可节约大量投资 从电力电子器件特性及安全系数考虑电压等级的必要性,受电力电子器件电压及电机允 许的 dv/dt 限制,6kV 变频器必须采用多电平或多器件串联,造成线路复杂,价格昂贵,可 靠性差。 对于 6kV 变频器若是用 1700VIGBT, 以美国罗宾康的 PERFECTHARMONY 系列 6kV 高压变频器为例,每相由 5 个额定电压为 690V 的功率单元串联,三相共 60 只器件。 若是用 3300V 器件,也需 3 串共 30 只器件,数量巨大。另一方面装置电流小,器件的电 流能力得不到充分利用,以 560kW 为例,6kV 电机电流仅 60A 左右,而 1700V 的 IGBT 电流已达 2400A,3300V 器件电流达 1600A,有大器件不能用,偏要用大量小器件串联, 极不合理。即使电机功率达 2000kW,电流也只有 140A 左右,仍很小。 国外的中压变频器有多个电压等级:1.1kV,2.3kV,3kV,4.2kV,6kV,它们主要由电 力电子器件的电压等级所确定。 输出同样功率的变频器,使用较高电压或较多单元串联所花的代价大于用较低电压,较 少数量而电流较大单元的代价,也就是说在器件电流允许条件下应尽可能选用低的电压等 级。 4:隔离变压器问题 为了隔离、改善输入电流及减小谐波,现在所有的中压“直接变频”器都不是真正的直接变 频,其输入侧都装有输入变压器,这种配置短时间内不会改变。既然输入侧有变压器,变频 器和电机的电压就没有必要和电网一样,非用 10kV 和 6kV 不可,功率 2500kW 以下电压 可以不超过 3kV,因此就有了变频器和电机的合理电压等级问题。 200kW~800kW 以下的变频调速宜选用 380V 或 660V 电压等级。它线路简单,技术成 熟,可靠性高,dv/dt 小,价格便宜。仍以 560kW 电机为例,630kW660V 的低压变频器约 35 万,而同容量 6000V 中压变频器约 90 万。实现的方法有低-低,低-高,高-低和高-低高等几种形式。由于电机,变压器的价格远低于变频器,即使更换电机、变压器也合理。 5:原有 6kV 高压电机如何与 3.5kV 变频器电压配套

自建国以来传统的 6kV 高压电机是已投产的主要产品,为了推广 3.5kV 变频器不可能再 花钱更换电机,作者提出一个简便方案,以供参考。 制造厂原有 6kV 电机一般均为星形接线,其相绕组承受实际电压为 3468V,故只要将绕 组改接成三角形其它不变。配 3.5kV 变频器就把变频器电压从 6kV 下降到 3.5kV,从表 3 可见 4.5kV 器件不串联就可承受 3kV 耐压。如果用 1.7kV 器件 3 串即可。制造成本将下降 30%。而我国目前 30MW 机组最大电机 2500kW 采用 3.5kV 电压完全合理。 6:对电网谐波污染的防治措施 从实用角度整流桥组成 12 相整流可消除 5、7 次谐波已基本满足电网谐波要求。因此 400kW~800kW 采用 12 相整流即可,1000kW~2500kW 采用 24 相也可以符合要求

变频杂记

红雪 建议删除该贴!! 建议删除该贴 | 收藏 | 回复 | 2008-12-04 08:34:04 楼主

把资料的碎片整理,将网友的帮助铭记,在这里,在这里开一片交流的天地。欢迎大家踊 把资料的碎片整理,将网友的帮助铭记,在这里,在这里开一片交流的天地。 跃发言,一起讨论变频这个话题。 我先来个,抛砖引玉! 跃发言,一起讨论变频这个话题。 我先来个,抛砖引玉! ㈠:变频器的基本构成 变频器是由主回路(整流,中间直流环节,逆变器)和控制电路组成。变频器的基本构成 1:整流 分单相整流和三相整流,是把交流电整流成直流电。 2:逆变器 又称 IGBT 或模块,是有规律的控制逆变器中的主开关器件的通与断,可以得到 任意频率的三相交流电输出。 3:中间直流环节:由于逆变器的负载为异步电动机,属于感性负载。无论电动机处于电动 或发电制动状态,其功率因数总不会为 1, 因此在中间直流和电动机之间总会有无功功率 的交换,这种无功能量要靠中间环节的储能原件(电容或电抗器)来缓冲。 4:控制电路 控制电路由运算电路,检测电路,控制信号的输入,输出电路和驱动电路等 构成。其主要任务是完成对逆变器的开关控制,对整流的电压控制以及完成各种保护等。控 制方法主要采用模拟控制或数字控制。东元变频器的维修 ㈡:东元变频器的维修 东元 7200MA 1 故障 过电压 减速时间短,5V 电压过高,还可能是电源板过脏,电压检测出问题了,主回路电容容量减 小也会出现这个故障。 2 故障 过电流 380V 2.2KW 模块坏,换光藕,换好模块,OK.

380V 22KW 风扇坏,换风扇,驱动板上电容,OK. 7200CX 220V 0.75KW 故障 OC,检查模块是好的,原来是驱动 IC IR2132 坏了,换个 IR2130,机器正常。 运行过电流有时候是电流检测坏了。 3 故障 无显示 有以下几个原因:启动电阻坏,开关电源坏,负载是否短路 4 通讯故障 继电器吸合重点检查排线插头和 U4 面板,继电器不吸合百分之九十是 CPU 坏了。 5 低电压 电压检测,主板,继电器,重点检查变压器边上的电容电阻。 6 输出不平 一般换光藕就好。通交流电,运行变频器,用直流档 PN 分别量 UV W,直流电压有 250v 就 是正常的,哪相有 500V 就换哪相光藕。 7 上电后显示过电流或接地短路 一般是由于电流检测电路损坏。如霍尔元件、运放等。 8 启动显示过电流 一般是由于驱动电路或逆变模块损坏引起。 9 空载输出电压正常,带载后显示过载或过电流 该种情况一般是由于参数设置不当或驱动电路老化,模块损伤引起

测试整流电路 找到变频器内部直流电源的 P 端和 N 端,将万用表调到电阻 X10 档,红表棒接到 P, 黑 表棒分别依到 R、S、T,应该有大约几十欧的阻值,且基本平衡。相反将黑表棒接到 P 端,红表棒依次接到 R、S、T,有一个接近于无穷大的阻值。将红表棒接到 N 端,重 复 以上步骤,都应得到相同结果。如果有以下结果,可以判定电路已出现异常,A.阻值 三相不平衡,可以说明整流桥故障。B.红表棒接 P 端时,电阻无穷大,可以断定整流 桥 故障或起动电阻出现故障。 测试逆变电路 将红表棒接到 P 端,黑表棒分别接 U、V、W 上,应该有几十欧的阻值,且各相阻值基 本相同,反相应该为无穷大。将黑表棒接到 N 端,重复以上步骤应得到相同结果,否 则

可确定逆变模块故障 动态测试 在静态测试结果正常以后,才可进行动态测试,即上电试机。在上电前后必须注意 以下几点: 上电之前,须确认输入电压是否有误,将 380V 电源接入 220V 级变频器之中会出现炸 机 (炸电容、压敏电阻、模块等)。 检查变频器各接播口是否已正确连接,连接是否有松动,连接异常有时可能导致变频器 出现故障,严重时会出现炸机等情况。 上电后检测故障显示内容,并初步断定故障及原因。 如未显示故障,首先检查参数是否有异常,并将参数复归后,进行空载(不接电机)情况下 启动变频器,并测试 U、V、W 三相输出电压值。如出现缺相、三相不平衡等情况,则 模 块或驱动板等有故障 在输出电压正常(无缺相、三相平衡)的情况下,带载测试。测试时,最好是满负载 测试。

东元 M3 参数 P00 改成 05 可看到 65 条参数, P00 改成 08 为参数 2 线式初始化 P00 改成 03 参数可改

三菱 A540 显示 E UVT 低电压 处理意见 1 换 7800 2 检查主回路 3 检查继电器 4 换面板和主板之间的连接线

安川主板显示 CPF00 一般都是主 IC 坏了,只能换主 IC 了。 其他象 CPF01 CPF02 大多都可以修, 找块好板来对照, 给好主板通直流电, 然后记录各 IC 的各脚电压,再试坏板。虽然这个办法有点费劲,但最后可以修好才是真的。

安川 G5 变频器密码,记得应该是 A1-04,调到这条参数,然后同时按住 MENU 键和复位 键 10 秒,就可以看到密码。 看到密码之后再调到 A1-05 把密码输入进去就可以修改参数了

台安变频器显示 ERR6 不是故障,是跳线没插,插上跳线就显示正常了.

台安 N2-1.5KW 变频器出现了加电后显示屏无任何指示是何故? 1 面板没插好,针没对好。 2 开关电源烧 3 启动电阻坏 4 模块坏 基本上就这几种,经过测量就知道具体问题了。我估计开关电源坏的可能性比较大。

东元 7300FA 22KW 带空电机 3.7KW 三相输出电流不平衡 U=5.8 V=4.8 W=3.8 是什么原因? 1 驱动 2 模块 3 主板 一般情况下换光藕就可以修好,主板和模块的可能性很小。

安川 F7 的上电显示 OL2,更换主板 OK。 BSM75GB120DLC 代换 BSM50GB120DLC 可以代换就是有点浪费 很多变频器是因为里面太脏,其实根本无故障,遇到好多这样的,特别是安川 F7,清理一 下装上就好了。

大部分变频器维修的时候滤波电容都要更换, 特别是那些驱动板上的小电容, 大电容可以用 电容表量下容量,如果容量正常就可以继续用 当然了,外表有爆裂破损的电容最好不要用了。 去买电容的时候最好找熟悉的供应商,有很多贴牌和翻新的电容。

三菱 E540 的模块是一体化的, 坏了几乎就要换, 但有的主回路是好的, 可以把电容挖出来, 换个新的电容,曾经修好过,但成功率不高。

富士 E9 的变频器模块也是一体化的, 曾经修过一台印染厂 E93.7KW 的, 模块主板全换了, 带电机正常,送回去说不能用。这款机器是印染专用的,不能和那边一块控制板通讯,找了 好久也没找到那个主板,只好退修。

一客户打来电话说欧陆 590+ 运行 2 分钟后报 Alarm spd feedback,这个故障有 2 种可能, 1 是测速发电机坏了, 2 是反馈方式不对。到现场一查参数没问题,再一量测速发电机到 590 的那两条线,发现没有电压。原来是测速发电机坏了。

一客户来电话说一台安川 G7-132KW 变频器用在起重机上, 第一段速 10HZ 没问题, 20HZ 到 的时候显示 OV 报警。复位之后再启动,还是一样。让我连夜过去,我经过询问客户使用情 况才知道,这个机器加速时间很短,要用制动单元。一分析应该是制动单元坏了,电话指导 客户去查,果然是制动单元坏了。有的时候变频器出现故障不一定是变频器坏了,有很多是 电机和外部线路出现问题。

一纺织厂, 台安 N2-1.5KW 变频器运行 OC,我到现场把变频器输出线 UVW 拆掉就不跳故障 了,再断电之后测量主回路没有问题。觉得可能是马达坏了,一量马达线,原来马达线有接 头,有一条线断了,接上线之后,送电开机 OK。

一印刷厂安川 G5 变频器, 通电显示 BB,电话指导客户去查外部线路, 果然是外部线路问题。 所以说变频器出故障之后, 要拆掉所有的控制线和主回路线, 测量主回路及查下马达和线路 看问题出在哪里。

真正的明显故障是好修的, 就怕是一些软故障就很难修了。 前几天遇到一台东芝的变频器用 在大圆机上的,超过 20HZ 什么问题都没有,低于 20HZ 马达就抖,经检查是驱动电容的问 题,更换之后就好了。

还有的时候小贴片电容也捣乱,还真不容易发现,容量不够了,但还没差很多,小贴片电阻 也有的时候阻值变了,所以说修机器还是要细心一点

调参数千万注意不要轻易修改 V/F 曲线,要根据负载,试着慢慢调。 一般变频器出厂已经设定好了,就不要调了。如果不够力或电流过大,可慢慢调其数值,调 之前最好做记录,因为即便做参数复归,VF 修改值也不会变。 还有就是有的变频器不能轻易做复归的, 有必要做参数复归的时候, 要先抄下来原来的数值, 避免给客户和自己带来麻烦。 一次一纸品厂客户反应东元变频器力不够,后改为矢量控制 OK。

在变频器试 VS 马达未带负载的情况下,千万注意一定要修改加减速时间,因为马达未带负 载惯力很大很容易炸模块,加减速时间调长或直接断电都可以,试好之后再调回来。 变频器在接线的时候要注意,不要把地线接到负极上,输入电源大多在左边,RST ,但也 有在右面的,看到过一个老手,看也没仔细看,接好线上电就炸了。

当工作机械要求快速制动, 而在所要求的时间内, 变频器内置的制动电阻来不及消耗掉再生 电能而使直流部分“过压”时,需要加接制动电阻或 制动单元 ,以加快消耗再生电能的速度。

在机械调整过程中,以及金属切削机床装上工件后的校整过程中,常常需要“点-动、动- 动”,谓之点动,英语是 JOG,也有译成微动或寸动的。 实现点动的方式主要有两种: (1) 外接控制 在点动接线端 JOG 与公共端 CM 之接入按钮开关即可, 大多数变频器都备有 点动接线端。 (2) 键盘控制 部分变频器在面板上专门配置了点动键,进行点动控制。

各类变频器都具有设定点动频率的功能。 调试时, 点动频率需视机械的具体需要来进行设定。 可以先设定得低一些,再酌情增高。 印刷机都要用正转点动和反转点动的, 这也就牵扯到变频器正反转运行加减速时间和正反点 动加减速时间了。有的变频器就没有这种功能。

变频器干扰问题(转帖) 1 变频器对微机控制板的干扰 在注塑机、电梯等的控制系统中,多采用微机或者 PLC 进行控制,在系统设计或者改造过 程中, 一定要注意变频器对微机控制板的干扰问题。 由于用户自己设计的微机控制板一般工 艺水平差,不符合 EMC 国际标准,在采用变频器后,产生的传导和辐射干扰,往往导致控 制系统工作异常,因此需要采取必要措施。 (1) 良好的接地。电机等强电控制系统的接地线必须通过接地汇流排可靠接地,微机控制板 的屏蔽地,最好单独接地。对于某些干扰严重的场合,建议将传感器、I/O 接口屏蔽层与控 制板的控制地相连【3】。 (2) 给微机控制板输入电源加装 EMI 滤波器、共模电感、高频磁环等,成本低。可以有效抑 制传导干扰。另外在辐射干扰严重的场合,如周围存在 GSM、或者小灵通机站时,可以对 微机控制板添加金属网状屏蔽罩进行屏蔽处理。 微机控制板的电源抗干扰措施 (3) 给变频器输入加装 EMI 滤波器, 可以有效抑制变频器对电网的传导干扰, 加装输入交流 和直流电抗器 L1、L2,可以提高功率因数,减小谐波污染,综合效果好。在某些电机与变 频器之间距离超过 100m 的场合,需要在变频器侧添加交流输出电抗器 L3,解决因为输出 导线对地分布参数造成的漏电流保护和减少对外部的辐射干扰。 一个行之有效的方法就是采 用钢管穿线或者屏蔽电缆的方法,并将钢管外壳或者电缆屏蔽层与大地可靠连接。请注意, 在不添加交流输出电抗器 L3 时,如果采用钢管穿线或者屏蔽电缆的方法,增大了输出对地 的分布电容,容易出现过流。当然在实际中一般只采取其中的一种或者几种方法。 减小变频器对外部控制设备的干扰措施 (4) 对模拟传感器检测输入和模拟控制信号进行电气屏蔽和隔离。在变频器组成的控制系统 设计过程中,建议尽量不要采用模拟控制,特别是控制距离大于 1M,跨控制柜安装的情况 下。因为变频器一般都有多段速设定、开关频率量输入输出,可以满足要求。如果非要用模 拟量控制时,建议一定采用屏蔽电缆,并在传感器侧或者变频器侧实现远端一点接地。如果 干扰仍旧严重,需要实现 DC/DC 隔离措施。可以采用标准的 DC/DC 模块,或者采用 V/F 转换,光藕隔离再采用频率设定输入的方法。

2 变频器本身抗干扰问题 当变频器的供电系统附近,存在高频冲击负载如电焊机、电镀电源、电解电源或者采用滑环 供电的场合,变频器本身容易因为干扰而出现保护。建议用户采用如下措施: (1) 在变频器输入侧添加电感和电容,构成 LC 滤波网络。 (2) 变频器的电源线直接从变压器侧供电。 (3) 在条件许可的情况下,可以采用单独的变压器。 (4) 在采用外部开关量控制端子控制时,连接线路较长时,建议采用屏蔽电缆。当控制线路 与主回路电源均在地沟中埋设时, 除控制线必须采用屏蔽电缆外, 主电路线路必须采用钢管 屏蔽穿线,减小彼此干扰,防止变频器的误动作。 (5) 在采用外部模拟量控制端子控制时,如果连接线路在 1M 以内,采用屏蔽电缆连接,并 实施变频器侧一点接地即可;如果线路较长,现场干扰严重的场合,建议在变频器侧加装 DC/DC 隔离模块或者采用经过 V/F 转换,采用频率指令给定模式进行控制。 (6) 在采用外部通信控制端子控制时,建议采用屏蔽双绞线,并将变频器侧的屏蔽层接地 (PE),如果干扰非常严重,建议将屏蔽层接控制电源地(GND)。对于 RS232 通信方式,注 意控制线路尽量不要超过 15m,如果要加长,必须随之降低通信波特率,在 100m 左右时, 能够正常通信的波特率小于 600bps。对于 RS485 通信,还必须考虑终端匹配电阻等。对 于采用现场总线的高速控制系统,通信电缆必须采用专用电缆,并采用多点接地的方式,才 能够提高可靠性。 2 电网质量问题

在高频冲击负载如电焊机、电镀电源、电解电源等场合,电压经常出现闪变;在一个车间中, 有几百台变频器等容性整流负载在工作时, 电网的谐波非常大, 对于电网质量有很严重的污 染,对设备本身也有相当的破坏作用,轻则不能够连续正常运行,重则造成设备输入回路的 损坏。可以采取以下的措施: 集中整流的直流共母线供电方式

(1) 在高频冲击负载如电焊机、电镀电源、电解电源等场合建议用户增加无功静补装置,提 高电网功率因数和质量。 (2) 在变频器比较集中的车间,建议采用集中整流,直流共母线供电方式。建议用户采用 12 脉冲整流模式。优点是,谐波小、节能,特别适用于频繁起制动、电动运行与发电运行同时 进行的场合。 (3) 变频器输入侧加装无源 LC 滤波器,减小输入谐波,提高功率因数,成本较低,可靠性 高,效果好。 (4) 变频器输入侧加装有源 PFC 装置,效果最好,但成本较高。 5 电机的漏电、轴电压与轴承电流问题 变频器驱动感应电机的电机模型,Csf 为定子与机壳之间的等效电容,Csr 为定子与转子之 间的等效电容,Crf 为转子与机壳之间的等效电容,Rb 为轴承对轴的电阻;Cb 和 Zb 为轴承

油膜的电容和非线性阻抗。 高频 PWM 脉冲输入下, 电机内分布电容的电压耦合作用构成系统共模回路,从而引起对地 漏电流、轴电压与轴承电流问题。 变频器驱动感应电机的电机模型 漏电流主要是 PWM 三相供电电压极其瞬时不平衡电压与大地之间通过 Csf 产生。 其大小与 PWM 的 dv/dt 大小与开关频率大小有关,其直接结果将导致带有漏电保护装置动作。另外, 对于旧式电机,由于其绝缘材料差,又经过长期运行老化,有些在经过变频改造后造成绝缘 损坏。因此,建议在改造前,必须进行绝缘的测试。对于新的变频电机的绝缘,要求要比标 准电机高出一个等级。 轴承电流主要以三种方式存在:dv/dt 电流、EDM(Electric Discharge Machining)电流和环 路电流。 轴电压的大小不仅与电机内各部分耦合电容参数有关, 且与脉冲电压上升时间和幅 值有关。dv/dt 电流主要与 PWM 的上升时间 tr 有关,tr 越小,dv/dt 电流的幅值越大;逆变器 载波频率越高,轴承电流中的 dv/dt 电流成分越多。EDM 电流出现存在一定的偶然性,只 有当轴承润滑油层被击穿或者轴承内部发生接触时, 存储在电子转子对地电容 Crf 上的电荷 (1/2 Crf×Urf)通过轴承等效回路 Rb、Cb 和 Zb 对地进行火花式放电,造成轴承光洁度下降, 降低使用寿命, 严重地造成直接损坏。 损坏程度主要取决于轴电压和存储在电子转子对地电 容 Crf 的大小。 环路电流发生在电网变压器地线、 变频器地线、 电机地线及电机负载与大地地线之间的回路 (如水泵类负载)中。环路电流主要造成传导干扰和地线干扰,对变频器和电机影响不大。避 免或者减小环流的方法就是尽可能减小地线回路的阻抗。由于变频器接地线(PE 变频器)一 般与电机接地线(PE 电机 1)连接在一个点,因此,必须尽可能加粗电机接地电缆线径,减 小两者之间的电阻, 同时变频器与电源之间的地线采用地线铜母排或者专用接地电缆, 保证 良好接地。对于潜水深井泵这样的负载,接地阻抗 ZE 电机 2 可能小于 ZE 变压器与 ZE 变 频器之和,容易形成地环流,建议断开 ZE 变频器,抗干扰效果好。 在变频器输出端串由电感、RC 组成的正弦波滤波器是抑制轴电压与轴承电流的有效途径。 目前有多家厂家可提供标准滤波器。 西门子 6SE70 变频器常用控制方式与维修实例

asd8281112 建议删除该贴!! 建议删除该贴 | 收藏 | 回复 | 2009-09-12 15:07:12 楼主

介绍西门子 6SE70 系列变频器的几种常见控制方式,之后将对该系列变频器有代表性的故 障现象进行分析。

关键词:西门子 6SE70 控制方式 故障现象

变频调速, 特别是变频调速技术的发展, 已使世界范围内的电气传动控制领域发生了根 本性的变革。它是计算机控制技术、智能控制技术、电力电子技术等的综合产物。西门子 6SE70 系列变频器是西门子公司采用矢量控制技术,结合诸多先进的生产制造工艺推出的 高性能变频器,它优越的速度控制和转矩控制特性、完整的保护功能以及灵活的编程能力, 在工业现场被广泛的应用。首先对 6SE70 变频器的几种常用的控制方式做一下介绍,之后 将对该系列变频器有代表性的故障现象进行分析。

一、常见控制方式

(一)机旁控制

1. 应用范围。机旁控制能达到启、停、调速要求,根据用户需要,还可以自行选用转 速反馈和电流反馈。机旁控制的电气元件,除制动电阻放在控制柜外和启停按钮(SB1、 SB2)、选择旋钮( SA1、SA2)、电流表、转速表放在控制柜的门上,其余电气都放在 控制柜内。 2.应用说明。由于变频器在运行中容易产生高次谐波,而高次谐波电流使电源与负载之 间不间断地进行能量交换, 并不真正做功, 所以变频器输入电路的无功功率主要是由高次谐 波电流产生的,高次谐波电流的成分越大,功率因数就越低。改善功率因数的方法就是在电 路中串入交流电抗器。交流电抗器除改善功率因数外,还能抑制输入电路中的浪涌电流,并 能削弱电流电压不平衡的现象。

机旁控制有如下优点:(1)操作简便,控制直观。(2)线路简单,施工容易,维护 方便。

(二)手/自动控制

1. 应用范围。本原理可以满足变频器面板控制及外部手/自动控制的需要。手动控制即 机旁控制,自动控制即现场总线系统控制,变频器面板也可以在变频器室进行控制。在本设 计中, 现场总线系统控制为主要控制方式, 手动控制只作为试车及检修设备或其他特殊情况 下使用。所以机旁只设启、停按钮,而不设调速旋钮。现场总线系统可进行启、停、调速控 制并接入转速、电流反馈。 2. 应用说明。在变频器的工厂设置状态下,传动命令用控制盘、机旁、计算机给出。 置于外部控制时,有两个外部控制方式:手动和自动。机旁(即手动)启停信号由 SB1、 SB2 决定(SA1 断开),手动给定因不作为生产要求,所以参数设置由现场总线系统给定。 给定信号连接到模拟量输入端,计算机启动、停止信号连接到数字输入端,手/自动控制转

换连接到数字输入端,手动和自动由 SA1 选择。电流、转速反馈信号连接到模拟量输入端。 启、停信号根据相应的参数设置为通、断式信号。外部给定为 4mA~20mA,模拟量输出为 0mA~20mA。

现场总线系统操作说明:现场总线系统得到变频器准备

信号后,发出启动命令,变频器运行后给一个运行反馈信号到现场总线系统,然后根据 生产现场和实际需要由现场总线系统准确调速。

手/自动控制有如下优点:(1)操作简单、控制直观、精度高;(2)线路简单、施工容易、 维护方便;(3)手/自动分开,更利于组织生产。

上述几种控制方式,在不同的控制要求下,实践证明实用性强,都能达到良好的应用效 果。

二、6SE70 变频器故障实例处理

我们将以西门子 6SE70 变频器控制面板 PMU 液晶显示屏上显示字母“E”报警故障为 例,说明该变频器故障的处理方法。 西门子 6SE70 变频器控制面板 PMU 液晶显示屏上显示字母“E”报警时,变频器不能工 作,按 P 键以及重新停、送电均无效,查操作手册又无相关介绍,在检查外接 DC 24V 电 源时,发现电压较低,解决后,变频器工作正常。但是出现“E”报警一般来讲是 CUVC 板损 坏, 更换一块 CUVC 板就能正常。 “E”报警有以下几种情况是由底板以及 CUVC 通讯板故障 引起的。

(1)故障现象:操作控制面板 PMU 液晶显示屏显示“E”报警。

检查处理:更换一块新 CUVC 板送电开机,液晶显示屏仍显示“E”报警,说明故障原因 不在 CUVC 板而在底板。检查底板,用数字万用表测外接 DC24V 电压正常,检测集成块 N3 基准电压不正常,集成块 N220 脚输出电压为 0.1V,明显偏低,正常值为 15V,查集成 块 N2 的 1 脚为 11.3V,8 脚为 0.20V,11 脚电源输入为 27.5V,正常。经分析判断 1 脚、 8 脚、20 脚不正常。测试集成块 N3 的 1 脚电压为 0.31V,2 脚的电压为 1.8V,电压值也都 偏低。用热风枪拆下 N3 集成块 MC340,测 2 脚和 3 脚之间的电阻为 84 欧。更换一块新 N3 集成块 MC340 后,测试各引脚电压,1 脚为 2.1V,2 脚为 5.1V,正常。测 N2 集成块 各脚电压也都恢复正常。 集成块 N3 输出电压不正常, 引起 N2 集成块各脚电压也出现偏移。

恢复变频器接线输入参数,启动变频器运行正常。 (2)故障现象:操作控制面板 PMU 液晶显示屏显示“E”报警。

检查处理:用数字万用表测底板 N2、N3 集成块各脚电压,N3 的 1 脚 N2 的 8 脚电压 都偏低,测 V28 三极管的基极偏置电阻 4.7K 欧已变值为 150K 欧。更换新贴片电阻,测 N2、N3 各脚电压正常,因 V28 基极偏置电阻变值,导致 V28 三极管截止,造成 N2、N3 集成块不能正常工作。 (3)故障现象:操作控制面板 PMU 液晶显示屏显示“E”报警。

检查处理:一台“E”报警的变频器,将变频器原 CUVC 板上 CBT 通讯板拆下,装在新 CUVC 板上,变频器装好 CUVC 板,启动后,液晶显示屏仍显示“E”报警。拆下 CUVC 板 检查发现 CBT 通讯板上贴片电阻烧坏。更换新 CBT 通讯板,变频器启动工作正常。

(4)故障现象:操作控制面板 PMU 液晶显示屏显示“E”报警。

检查处理:检查底板电源块 N2 第 1 脚的开机电压为 11.32V,正常值为 26.7V,第 20 脚输出电压为 0.117V,正常值为 15.31V,基准电压块 N3 第 1 脚电压为 0.315V,正常值 为 2.1V;第 2 脚的电压值为 1.5V1.8V 之间变化,而正常值为 5.1V。检查继电器 K4,线圈 电路串联两支二极管 V16、V15,电阻值分别为 3.67 欧和 5.5 欧,已经短路,V28(5C) 三极管基极电阻由正常值 4.7K 欧变成 150K 欧,已经烧坏。更换新的电阻和二极管后,运 行正常。

变频器原理图及变频器设计方案
2007-12-18 11:51:31 作者: 来源:互联网 浏览次数:1535 文字大小: 大】 中】 小】 【 【 【 简介: 简介: 变频器是从上世纪中叶发展起来的一种交流调速 ... 关键字: 关键字:变频器原理图及变频器设计方案

变频器是从上世纪中叶发展起来的一种交流调速设备。它是为了解决传统的交流电机调 速困难、 传统的交变速设备不但结构复杂且效率和可靠性均不尽人意的缺点而出现的。 由于 其使交流电机的调速范围和调速性能均大为提升, 因此交流电机逐渐代替直流电机出现在各 种应用领域, 即便是以往只可能是直流电机出现的伺服控制领域。 随着电力半导体长足发展, 变频器也随之不断进步。如今变频器已深入我们的日常生活,随处可见其为我们服务的身 影。

本文主要介绍利用 SPMC75F2413A 和 IPM(PS21865A)实现通用变频器的开发。 SPMC75F2413A 是由台湾凌阳公司新推出针对工业和家电变频专用的 MCU。它是 ?’nSP 系列产品的一个新成员,它在 4.5V~5.5V 工作电压范围内的工作速度范围为 0~24MHz, 拥有 2 K 字 SRAM 和 32K 字闪存 ROM;64 个可编程的多功能 I/O 端口;5 个通用 16 位定时 器/计数器,且每个定时器均有 PWM 发生的事件捕获功能;2 个专用于定时可编程周期定 时器;可编程看门狗;低电压复位/监测功能;8 通道 10 位模-数转换。SPMC75F2413A 在电机控制领域有相当优秀的表现。

本文所设计的变频器具备一下标准变频器的所有功能。 SPMC75F2413A 的一种基 是 本应用。本文的目的主要是给读者一个用 SPMC75F2413A 实现变频驱动的例子,让读者 对 SPMC75F2413A 有更深的了解。本文所设计的系统具备以下功能:括电机驱动、异常

事件处理、运行参数的设置、信息状态管理、通信链路接口、人机交互接口等几部分。

2 芯片特性简介

本系统是基于智能功率模组芯片和 SPMC75F2413A 实现的通用变频器方案, 下面介 绍 SPMC75F2413A 的特性。

SPMC75F2413A 是 ?’nSP 系列产品的一个新成员,是凌阳科技新推出的一个 16 位结构的微控制器。与其它 ?’nSP 产品不同的是,SPMC75F2413A 主要应用在工控或是 家电的变频驱动领域。由于其拥有出色性能定时器 PWM 信号发生器组。因此,SPMC75F 2413A 可以方便的实现各种电机驱动方案。

SPMC75F2413A 在 4.5V~5.5V 工作电压范围内的工作速度范围为 0~24MHz, 拥 有 2K 字 SRAM 和 32K 字闪存 ROM;64 个可编程的多功能 I/O 端口;5 个通用 16 位定 时器/计数器,且每个定时器均有 PWM 发生的事件捕获功能;2 个专用于定时可编程周期 定时器;可编程看门狗;低电压复位/监测功能;8 通道 10 位模-数转换。SPMC75F2413 A 在电机控制领域有相当优秀的表现。特性包括:

◆ 凌阳 16 位 ?’nSP 处理器(ISA 1.2) ◆ 工作电压: 内核:4.5V~5.5V

◆ 最高运行速度:24MHz ◆ 工作温度: -40 ℃~85 ℃ ◆ 芯片内存储器: 32KW (32K×16) Flash 2KW (2K×16) SRAM

◆ 基于时钟发生模块的锁相环电路 ◆ 看门狗定时器

◆ 10 位模/数转换器 ◆ 串行通讯接口

8 通道输入

10us (100kHz)转换时间 标准外围接口(SPI)

通用异步串行通讯接口(UART) ◆ 总计 64 个通用输入输出管脚

◆ 电源管理

2 种低功耗模式:Wait/Standby

每个外设都可以独立的供电

◆ 两个比较匹配定时器 ◆ 5 个 16 位通用定时器 &n bsp; ◆ 2 个用于脉宽调制,2 个用于速度捕获,1 个用于速度反馈环

◆ MCP 定时器 3 支持 TIO3A~TIO3F, MCP 定时器 4 支持 TIO4A~TIO4F ◆ 脉宽调制定时器支持递增/递减计数 ◆ PDC 定时器 0/1 均支持 3 通道的 TIO0A~TIO0C 输入捕获 ◆ TPM 定时器 2 支持捕获/脉宽调制 ◆ 12 个 16 位脉宽调制输出 ◆ 2 通道的电机驱动脉宽调制输出(互补的 3 相 6 路脉宽调制输出) ◆ TIO3A~TIO3F 利用 MCP 定时器 3 工作, TIO4A~TIO4F 利用 MCP 定时器 4 工作 ◆ 中心(center)或边沿(edge)脉宽调制输出 ◆ 通过外部错误保护管脚进行脉宽调制输出保护 ◆ 可编程的死区控制(Dead time control) ◆ 脉宽调制服务和错误中断发生 ◆ 具备驱动交流感应电机和直流无刷电机的能力 ◆ 内嵌在线仿真功能

3 系统总体方案介绍

本通用变频器系统主要由凌阳十六位单片机 SPMC75F2413A、三凌的 IPM 功率模 组芯片 PS21865A 组成,系统框图如图 3-1。

图 3-1 变频器原理图系统 这个系统的功能: 这个系统的功能:

系统运行参数可调化,以适应不同应用的需要;拥有实时的信息和状态显示,主要用 于当前系统的状态信息显示和人机接口的一部分; 带有系统参数设置和控制用的键盘; 拥有 8 个数字控制端口,以方便用户的远程操控,端口的具体功能可通过设置来更改;具备模拟 控制接口;完备的系统保护功能,在系统异常时保护系统不受损坏;

系统工作流程: 系统工作流程:

主控 MCU 接收根据设置来自键盘和数字或是模拟接口的控制信息合成驱动电机驱动 所用的驱动信号,信号经 IPM 功率变换后驱动电机。同时主控 MCU 会随时监视系统的运 行,一旦出现异常便会立即保护,同时报警,以提醒用户进行处理。

4 系统硬件设计

系统驱动部分的电路原理图如图 4-1。其中 PS21865A 内部是一个三相的功率桥相应驱动电路,用于实现 SPWM 信号到驱动电机的

功率变换功能。SPMC75F2413A 单片机的主要作用:

1. 产生驱动电机所需的 SPWM 信号。

2. 完成人机交互,方便用户对系统的控制。

3. 处理相关的异常信息,确保系统的安全可靠。

SPMC75F2413A 产生的三相互补的 PWM 信号经由芯片的 IOB0~5 输出,控制 PS 21865A 的三相全桥电路,信号经功率合成放大后从 OUT_U、OUT_V、OUT_W 三个端 子输出并控制电机。同时,U 相和 W 相的信号还会通过电流互感器,为系统控制提供电流 传感信号。SPMC75F2413A 的 IOB6 是错误侦测输入端,通过对其传回信号的检测,一 旦 PS21865A 出现工作异常(如过压、欠压、过流、过热) ,驱动硬件会立即禁止 PS218 65A 工作,同时申请中断,请求 CPU 处理。

图 4-1 中的电阻是上拉电阻,因 PS21865A 的故障输出信号是集电极开路输出的, 同时这个信号是低有效的。

图 4-1 变频器系统电路原理图

由于其它模块属于通常的一些模块,此处不再详述。整个系统的结构还请参考图 31。

5 系统软件设计

整个系统软件分为三部分: 整个系统软件分为三部分:

1. 电机的核心驱动程序,这部分主要是产生电机驱动所用的 SPWM 信号发生器,和 一些相关的驱动服务程序;

2. 系统控制程序;

3. 人机接口界面程序;

该系统核心驱动部分的结构如图 5-1。 在这里使用直接数字频率合成的方法去实现 S PWM 信号的产生, 只不过是用 PWM 发生器替代了 DAC。 这部分结构 (除 PWM 发生模块) 将在 PWM 的周期中断中用软件实现。 这里的调制系数计算和乘法器主要是为实现波形的幅 度控制和电源波动补尝用的。

图 5-1 变频器驱动结构

波形合成的 PWM 周期中断服务子程序的流程如图 5-2, 程序首先判断是否有波形参 数更新,以此实现波形参数的一次性同步更新,以防止参数修改不同步对发生信号的影响。 而后程序会根据图 5-1 的结构流程依次执行,完成后返回。

图 5-2 中断服务子程序流程图

系统控制部分是整个系统协调的心脏。整个系统都在其协调下有条不紊的工作。这部 分主要是根据系统设置和当前系统的状态给出相应的控制信息,以确保系统的可靠运 行。

人机接口界面程序,这部主要是为用户提供一个简单易用的交互接口,以方便用户对 变频器的可靠控制。包括变频器的起停、各种运行参数的设置都在这一层面上执行。

6 结 语

通常,在开发变频设备的过程中,需要编写实时性、程序可读性强的代码,这时就需

要采用混合编程。而凌阳的 m’nSP IDE 具有良好的编程环境,它可以很轻松、容易地进行 混合编程(在 C 程序中调用汇编程序,在汇编程序中调用 C 程序) 。

该系统用了 SPMC75F2413A 两个定时器和约 30 个 IO 口资源,其实 SPMC75F24 13A 的资源相当丰富。因其有专业的变频硬件支持,变频系统开发变得相对简单。同时,S PMC75F2413A 在变频控制方面有相当出众的表现。因此,基于 SPMC75F2413A 的变频 系统在通用变频、变频家电等变频领域有广阔的应用前景。

参考文献 [1] 雷思孝、 李伯成、 雷向莉等, 单片机原理及实用技术—凌阳 16 位单片机原理及应用[M] 西安:西安电子科技大学出版社 [2] SUNPLUS,SPMC75F2413A 编程指南 V1.1[M] 北京:SUNNORTH [3] Mitsubishi,PS21865A 数据手册[M]


相关文章:
ACS1000的实例应用
ACS1000的实例应用_电力/水利_工程科技_专业资料。...ABB 纷纷推出高压变频器,其特点是变频器输出可直接接入...可应用石油化工、矿山、水资源、造纸和发电 等...
通过几次事故浅谈ABB ACS1000变频器水冷系统的原理及维护
通过几次事故浅谈ABB ACS1000变频器水冷系统的原理及维护_电力/水利_工程科技_专业资料。通过几次事故浅谈 ABB ACS1000 变频器水冷系统的原理及维护 摘要:本文主要...
高压变频器在舟山引供水公司应用及节能效果
高压变频器在舟山引供水公司应用及节能效果_机械/仪表...Abb 公司代表产品有 ACS1000, IGCT 为功率器件;...石化、市政供水、水 泥等多个领域成功应用,得到了...
浅谈石油化工用压缩机技术与应用前景
详细查看>> 辽河油田油气集输企业所采用的化工大型化工压缩机,主要包括工艺空气压缩机、原料气压缩机、氨 冷冻压缩机、合成气压缩机等,并得到较为广泛的使用和推广...
关于电流源型高压变频器
1 生产厂家 SIEMENS ABB ROBICON ROCKWELL (AB) ALSTOM...ACS1000 PERFECTHARMONY Power Flex TM7000 单元串联...东方凯奇公司等高压变频调速器制造厂等均采用这种结构...
浅析ACS1000的直接转矩控制和输出侧的谐波抑制
兰州石化公司 许志军 730060 交流电机是当前应用最...与电机匹配的 ABB 公司生产的 ACS1000 高压变频器...ACS1000 在高压 聚乙烯主挤压机上就是恒转矩应用。...
ACS1000中压变频器简介
发展,变频调速性能日趋完美,变频控制的应用越来越...ACS1000 中压变频器ABB 公司推出的标准化中压 ...适用于工业中的风机、水泵、传送带和压缩机等。我...
常用高压变频器技术对比分析
常用高压变频器技术对比分析_能源/化工_工程科技_专业...阻碍变频调速技术在高压大功率交流传动中推广应用的主要...变频器;瑞典 ABB 公司生产的 ACS1000 系 列变频器...
高压变频器原理大全[1]
高压变频器原理大全[1]_电脑基础知识_IT/计算机_专业...为了推广变频技术在各行各业中的应用,普及变频技术...瑞典 ABB 公司生产的 ACS1000 变频器;德国西门子...
高压变频技术A
高压变频技术A_能源/化工_工程科技_专业资料。高压变频...变频器;瑞典 ABB 公司生产的 ACS1000 系列 变频器...的发展, 多电平高压变频调速技术得到了实际的应用。...
更多相关标签:
石化厂 | 黄埔石化厂污染范围 | 石化厂污染 | 黄埔石化厂 | 石化厂的危害 | 延安石化厂 | 石化厂对黄埔区的影响 | 扬州石化厂 |