高压变频器原理及维护培训ppt课件.ppt

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1、高压变频器的原理及维护SH-HVF系列高压变频器是一种串联叠加性高压变频器，高压侧电网电压经过移相变压器副边多重化的隔离变压器降压后给功率单元供电，功率单元为三相输入，单相输出的交直流PWM电压源型逆变器结构，相邻功率单元的输出端串联起来，形成Y接结构，实现变压变频的高压直接输出，供给高压电动机输出可变频变压的高压交流电。其主要特点是将IGBT直接串联来解决器件耐压不足的问题。高压变频器为标准三相交流中高压感应电动机应用而设计。异步电机由于具有经久耐用、结构简单、适应性强、价格低廉等特点而得到广泛应用。高压变频器可以在不影响电机性能的前提下进行调速。它通过将固定频率、固定电压的公用电源

2、转换为可变频率、可变电压的电源而改变电机速度，针对高压变频器不同的电压等级（3kV/6kV/10kV）和功率大小，单元电压以及数目会有所不同，但基本原理相同。1.基本原理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

3、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为功率单元提供电源的变压器次级绕组在绕制时相互之间有一定的相位差，这样既大大降低了输入谐波电流，也使得功率因数能在较高或满载负荷时能达到95％以上

4、。以6KV为例，左图中的移相隔离变压器采用了36脉冲整流，输入电流谐波已能满足企业标准和IEEE519的规定和要求。在实际制造时，脉冲整流数目还可以更多一些，例如10KV采用48脉冲整流电路结构。（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

5、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功率单元参数表线电压(kVAC)单元输入电压(VAC)功率单元个数功率范围(KW)IGBT选型值I型II或III型I型II或III型3420630或690V3X53X33X4最大250075A、100A、150A、200A、300A、400A、600A、800A`1000A、1200A63X93X53X6最大500075A、100A、150A、200A、300A、400A、600A、800A1000A、1200A103X12

6、3X83X9最大860075A、100A、150A、200A、300A、400A、600A、800A1000A、1200A单个功率单元模块原理图单元采用3相全桥不可控整流，H桥逆变方式，与控制部分采用光纤通讯，单元3相输入采用熔断器保护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

7、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2.主控部分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