高压变频器原理及维护培训.ppt

隔离移相工频变压器将输入的高压工频电变换成为多组彼此间相互绝缘、电位独立的低压工频电输出，并分别送到各个变频单元中，各变频单元将输入的各组低压交流电分别经整流滤波变换成直流电,然后又经逆变电路“逆变”成频率和电压均可调的三相交流电作为三相异步电动机的变频电源。 1.1高压变频器基本组成： （1）移相隔离变压器 目的：隔离、降压、移相。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，这样大大提高了可靠性。? 以3*6的630Vac单元变频器为例： 电机的每相由6个功率单元串联进行驱动，串联采用星型接法，中性线浮空。 18个次级绕组各自的额定电压均为630VAC，功率为总功率的18分之一。 功率单元与其对应的变压器次级绕组以及对地绝缘等级为5?kV。 一般来说，3kV变频器，每相4个功率单元，变压器有12个次级绕组。 10KV变频器每相8个功率单元，变压器24个次级绕组 移相变压器实物图 （2）功率单元 所有的功率模块均为智能化设计,具有强大的自诊断指导能力，一旦有故障发生时，功率模块将故障信息迅速返回到主控单元中，主控单元及时将主要功率元件IGBT关断，保护主电路；同时在中文人机界面上精确定位显示故障位置、类别。在设计时已将一定功率范围内的单元模块进行了标准化考虑，以此保证了单元模块在结构、功能上的一致性。当模块出现故障时，在得到报警器报警通知后，可在几分钟内更换同等功能的备用模块，减少停机时间。 单元的输入电压根据变频器型号以及单元数目而定；其中每个单元都完全一样，可以互换使用，大大提高了系统维护性和批量生产性。 功率单元柜 功率单元 表1-1 功率单元参数表 单个功率单元模块原理图 一个完整的功率单元主要由熔断器、整流桥、电解电容、IGBT、单元驱动板、旁路执行机构等几个部分构成 熔断器：主要起过流保护作用； 整流桥：把3相交流整流成直流。 电解电容：起存储能量以及平整滤波的作用； IGBT：功率开关器件，通过控制IGBT的开关得到所需的PWM波形(DC-AC的逆变过程)； 旁路执行机构：当某单元出现故障时，通过旁路执行机构可以把该故障单元从电气上旁路掉，从而使得整台高压变频器仍然可以继续工作； 单元驱动板：负责和主控通讯，从主控得到IGBT的开关状态并把故障情况报告给主控（如过压/欠压/IGBT损坏/通讯异常等故障）；同时控制/驱动4个IGBT的开关。 2.1硬件结构 主控系统在控制柜内，由一个机架和几块控制板组成主控盒，参见下图 主控部分的硬件构成如上图1-3所示，由一块底板，1块采样接口板、1块采样板、1块主控板以及3块光纤接口板，共7块PCB板构成，各PCB板的说明如下： （1）主控底板：底板主要给各子板提供连接线，上有16个96针插座，6块子板分别通过插座与底板连接；从左至右分别为：采样接口板、采样板、4个备用插座、主控板以及3块光纤接口板。（2）采样接口板：其功能是将三相电压、电流模拟信号及数字输入输出信号隔离转换。（3）采样板：将采样接口板输出信号进行处理后输入给主控板。（4）主控板：该板是主控部分的核心，主控部分的主要功能几乎均由该板控制以及实现。（5）光纤接口板：3块光纤接口板的原理图相同，每块板从上至下分别为A相/B相/C相，板上的主要器件为光电转换模块。另外该板上还有波形采样叠加电路，可以在实验室很方便地用示波器观察各相波形。 主控盒由一个独立的电源供电。控制的核心部分是主控板，主控板控制系统中每一块板的工作，其上有闪存卡，在更换主控板的情况下可以将它从微机板上拆下来。闪存卡上包含所有的参数信息以及变频器的系统程序，所以可以更换主控板而无须对主控板重新编程。 SH-HVF系列高压变频器的主控部分处在PLC 和单元之间，如下图 所示。 2.2主控部分负责的主要功能 （1）与PLC 双向通讯，从PLC 接受诸如目标频率/目标电压等信息；同时把故障信息/当前频率/当前电压等反馈给PLC。 （2）根据目标频率，产生符合频率/电压/相位的各单元开关波形，并通过光纤发送到各单元驱动板。 （3）从单元驱动板接收故障信号并做出单元旁路等处理。 （4）与旁路控制板通讯，通知应被旁路的故障单元号。 2.3主控部分的工作过程 主控部分的逻辑功能主要由采样接口板、采样板、主控板、光纤接口板、主控底板来配合完成。其工作过程如下: （1）用户通过触摸屏或者远程模拟信号告诉PLC所需的运行频率（或者转速）； （2）主控板和PLC通过串口通讯，得到当前的工作频率和电压； （3）主控板根据需要的频率和电压实时生成所有单元的PWM 波形； （4）主控板同时和所有单元驱动板通