东方日立高压变频器7058用户手册

东方日立高压变频器

用户手册

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前言

感谢您购买我公司的高压变频调速系统。DI产品高压变频调速系统是我公司设计制造的多电平高压电气调速设备，适用于三相高压感应电动机。在使用前请阅读和理解本说明书中的各项内容，以确保准确的使用。不正确的使用，将造成运行不正常或使用寿命的缩短。

本使用手册只适用我公司DI产品高压变频器调速系统。

本使用说明书请随同变频调速系统一起妥善保管，以备随时使用。

东方日立（成都）电控设备有限公司对本说明书具有最终解释权。

目录

前言 (2)

目录 (3)

第一章安全性规则和警告 (6)

1.1安全性规则和警示标志 (6)

第二章产品介绍 (7)

2.1产品服务标准 (7)

2.2DHVECTOL产品特点 (7)

2.3DFI系统变频器型号说明 (8)

2.4DFI系统标配及选配 (8)

第三章系统原理 (9)

3.1变频器系统拓扑结构 (9)

3.2移相变压器原理介绍 (9)

3.3功率单元原理介绍 (10)

3.4主控系统 (11)

第四章功能及接口说明 (13)

4.1功能描述 (13)

4.1.1基本功能 (13)

4.1.2故障报警与电动机保护 (14)

4.1.3单元智能旁通功能 (15)

4.1.4手动工频旁路功能 (16)

4.1.5瞬时停电再起动功能 (16)

4.1.6工变自动互切功能 (16)

4.1.7直流制动功能 (17)

4.1.8低压调试功能 (17)

4.2变频器接口 (17)

4.2.1变频器基本接口 (17)

4.2.2变频器基本接口信号 (18)

第五章变频器的操作步骤 (20)

5.1变频器变频控制方式选择 (21)

5.2控制柜低压送电/断电操作（送低压380V/50H Z控制电源） (21)

5.3旁通柜操作步骤 (22)

5.3.1手动旁通柜操作步骤 (22)

5.4变频器起、停流程 (22)

5.4.1手动旁路方式起、停流程 (22)

5.4.2自动旁路方式起、停流程 (23)

第六章参数说明 (26)

6.1变频器基本参数 (26)

6.1.1参数操作功能 (26)

6.1.2变频器额定输入输出电压 (27)

6.1.3变频器工作单元级数 (28)

6.1.4变频器故障检测级数 (28)

6.1.5变频器额定输出电流 (29)

6.2电机参数 (29)

6.3变频器控制参数 (29)

6.3.1输出电压提升系数 (29)

6.3.2初始转矩提升电压 (30)

6.3.3单元采样频率 (30)

6.3.4拐点频率 (31)

6.3.5起始运行频率 (31)

6.3.6最低运行频率 (31)

6.3.7最高运行频率 (32)

6.4变频器频率控制参数 (32)

6.4.1升降速曲线设定 (32)

6.4.2共振点频率跳跃功能 (33)

6.5变频器数据采集与保护设定 (35)

6.5.1电流传感器设定 (35)

6.5.2过流保护设定 (36)

6.5.3过载保护设定 (36)

6.6变频器功能选择及功能设定参数 (37)

6.6.1变频器功能选择参数 (37)

6.6.2瞬停功能 (38)

6.7数字量输入输出相关功能 (39)

6.7.1数字量输入功能 (39)

6.7.2数字量输出功能 (39)

6.8实时通讯参数 (40)

6.8.1系统状态 (40)

6.8.2运行频率 (41)

6.8.3给定频率 (41)

6.8.4数字量输入状态 (41)

6.8.5数字量输入强制状态 (42)

6.8.6数字量输出状态 (42)

6.8.7数字量输出强制 (43)

6.8.8电流电压数据显示 (43)

6.8.9故障参数 (44)

6.8.10给定频率设定 (44)

6.8.11系统时间设定 (45)

6.8.12软件版本 (45)

6.9其它参数 (46)

第七章故障诊断及排除 (46)

7.1故障概述 (46)

7.2PLC检查的故障 (46)

7.3主控系统故障 (49)

7.3.1 单元故障 (50)

7.3.2 系统故障 (52)

第八章订货储存安装及维护注意事项 (55)

8.1订货需知 (55)

8.2产品存储需知 (55)

8.3产品安装需知 (55)

8.4维护事项 (56)

8.4.1注意事项 (56)

8.4.2初次投运期间 (56)

8.4.3日常维护 (57)

8.4.4季检 (58)

8.4.5定期更换部件 (59)

第九章附录 (61)

第一章安全性规则和警告

1.1安全性规则和警示标志

本高压变频器在设计时已充分考虑到个人安全问题。但是，与任何高压设备一样，内部有致命的高压电压，所以用户在操作本设备时，应该严格按照如下规则执行：

危险—电气事故！

1）在进行任何维修或者检修工作前，必须严格的遵守正确的操作规程。

2）在确认变频器已经不发烫和不带电之前禁止触摸变频器单元柜和变压器柜。

3）在安装时，遵守当地的标准和安全性守则。

4）操作时带绝缘手套和绝缘鞋，尽量保持单手操作。

5）禁止卸掉柜体的保护罩或试图测量保护罩下的电路。

6）当高压电路器断开后，单元柜体内可能仍存在危险，应待单元指示灯熄灭后操作。

7）禁止在单元柜门和变压器柜门打开的时候操作变频器。

8）只有经过专业培训合格的人员才能安装、操作、检修和维护本变频器。

警告

1）供电时禁止断开控制柜电源。

2）禁止将易燃材料放在变频器柜内、上面或者附近，包括设备图纸和手册。

3）变频器安装时应该尽量平稳。

4）处理废弃部品部件时，应遵守当地的法规和要求。

5）在接触变频器所有板件时应该消除身上的静电，避免直接用手触摸板件上的器件。

第二章产品介绍

2.1产品服务标准

我公司产品严格按照GB/T19001-2000 idt ISO9001：2000质量管理体系标准设计和进行产品的全过程质量管理，以优良的产品质量为用户服务。

l我公司担保所提供设备的质量与本手册、合同或订单中规定的相一致，对于从安装投运起一年内或者设备发运半年才进行安装的用户免费维修和更换正常使用条件下出现的设备故障及损坏部件。

l对于设备发运半年以后才进行安装调试的用户，适当缩短免费维修期。

l对于用户无法及时安装使用设备和非正常使用条件下出现的设备故障及损坏部件，我公司仍将为用户提供及时、周到、质量可靠的技术支持及服务。

l产品服务不包括：非销售者制造的设备（如电力变压器、电动机等）、非本公司修理或更改过的任何设备及器件、加封印证被损坏的部件。

2.2DHVECTOL产品特点

DHVECTOL产品无电网污染高压大功率变频器是一种高效、节能、无电网污染的高压大功率变频设备，性能优异，主要技术指标已达到世界先进水平。DHVECTOL产品变频器适用于大型风机、泵类、压缩机、皮带机等负载，使用后可大大降低能耗，改善生产工艺，提高生产效率，并可大大提高系统的稳定性和可靠性，延长设备的使用寿命，减少系统维护。

DHVECTOL产品变频器适用于标准（3kV、6kV及10kV）的三相交流异步感应电动机。本变频器将工频电源变换为频率、电压均连续可调的电源，可使电动机拖动系统运行在最佳状态。DHVECTOL产品变频器不仅节能效果明显，而且极大提高了系统性能。

DHVECTOL产品变频器主要有以下特点：

l基于多电平级联技术，输入谐波小、功率因数高、效率高。不需要外部输出滤器就可提供正弦输出电压，不会增加电动机拖动系统的运转噪音，输出转矩脉动小。

l采用大功率的IGBT功率模块。IGBT模块的驱动与过流保护采用专用电路，可靠性高。功率单元组件具有互换性，若出现故障，可在几分钟内用简单工具进行更换维修。

l向用户提供多条起动曲线，起动时间由用户设定，可保证电动机安全运行并延长其使用寿命，软起动过程对电网不会产生冲击电流。

l使用本产品变频器不仅能够节能，而且也大大降低了电动机及其负载的机械磨损，

为用户节省了维护费用。

l高压主回路与主控系统之间采用光纤连接。

l用户可以任意选择远方控制或者就地控制方式运行变频器。采用内置PLC1，可接受和输出工业标准信号。

l内置UPS2可提供30分钟维持时间。

2.3DFI系统变频器型号说明

DHVECTOL-DIXXXXX/XX

电压等级(kV)

产品的容量(kVA)

代表东方日立生产的高压变频器

例1：DHVECTOL-DI01200/06

表示东方日立（成都）电控设备有限公司生产的容量为1200kVA，电压为6kV。

例2：DHVECTOL-DI00400/10

表示东方日立（成都）电控设备有限公司生产的容量为400kVA，电压为10kV。2.4DFI系统标配及选配

本公司标配如下表：

表2-13

组件名称配置数量单位备注变压器柜（含移相变压器） 1 组带风机。

功率单元柜（含功率单元）1～3 组视功率范围选择数量，带风机。

控制柜4 1 组包括主控系统、中文液晶屏、连接电缆、光纤、技术文件。

技术文件见装箱清单用户手册及必要的图样资料。

本公司选配如下表：

表2-25

1可选

2可选

3以技术协议为准

4可能和功率单元柜一体

5以技术协议为准

组件名称配置数量单位备注

旁通柜 1 组需要高可靠性或定期切换维护的条件下选用；工变切换功能的变频器时选用。

功率单元备件用户自选个方便维护。

远方操控器用户自选需要远方操作控制时选用。

其它/ 用户的其它特殊要求可进行协商。

第三章系统原理

3.1 变频器系统拓扑结构

DHVECTOL 产品无电网污染高压大功率变频器采用直接高压变换形式，由多个功率单元构成单元串联多电平的拓扑结构。每个功率单元输出交流低压，多个功率单元叠加后输出为所需的交流高压。以6kV每相五个功率单元串联为例,叠加后所构成的主回路拓扑如图3－1所示。

图3-1 6kV 5级变频器电路原理示意图

每个功率单元输入三相交流电压，经整流、逆变后输出单相交流电压，其有效值Ve ≈693V，由于每相由五个相同的功率单元串联而成，所以相电压为3464V，三相的一端经过短接形成中性点，三相的另外三个端口线电压为6000V，可以直接驱动交流电动机，所以该级联式主回路拓扑又常常称为“单元串联多电平”直接高压变频器结构。

3.2 移相变压器原理介绍

移相变压器电气原理如图3-2所示:以6kV变频器输入变压器为例，变压器原边绕组为6kV, 副边共十五个绕组分为三相。每个绕组为延边三角形接法，分别有0o、±12o 、

±24o 等移相角度，每个绕组接一个功率单元。这种移相接法可以有效消除29次以下谐波。因此，采用移相变压器进行隔离降压不会对电网造成超过国家标准的谐波干扰。

图3-2 移相变压器电气原理图

3.3 功率单元原理介绍

功率单元主要由输入熔断器、三相全桥整流器、滤波电容器组、IGBT逆变桥、直流母线和旁通回路构成，同时电子控制部件还包括电源、驱动、保护监测、通讯等组件组成的控制电路。电容器组根据单元电压选择并联或串联。单元结构如图3-3所示。

图3-3 变频器单元结构

每个功率单元由移相变压器的一组副边绕组供电，通过三相全桥整流器将交流输入变为直流，并将能量储存在电容器组中。功率单元接收主控系统发送的PWM信号并通过控制IGBT的工作状态，输出PWM电压波形。监控电路实时监控功率单元状态，并反馈回主控系统。在某一个功率单元出现重故障时，该级功率单元进入旁通状态，整个变频器可以继续工作，当引起旁通的故障原因消失之后，变频器退出旁通并自动恢复到原工作状态。

将每相N个功率单元输出的PWM电压波形进行叠加，产生出2N+1个电压阶梯的多重化相电压波形，五个功率单元输出的PWM波形及叠加之后的相电压波形如图3-4所示。

图3-4 变频器的单元输出波形及相电压叠加波形

3.4 主控系统

主控系统包括主控板及其输入输出接口。主控板以专用高性能单片机为控制核心，另外使用NVRAM或EEPROM存储工程参数。主控板通过光纤通讯系统向各个功率单元传输PWM信号，并接收各个功率单元状态信息。主控板和人机界面之间使用光纤连接。通过人机界面的功能键，可以实现系统运行、停机、复位及功能参数设定和记录查询。

主控系统框图如下所示：

图 3-5 控制系统示意图

电气控制以高可靠性的可编程逻辑控制器（PLC）1为核心，辅以继电器、开关等器件，负责变频器内部逻辑控制及外部与用户的接口。PLC主要完成以下功能：与主控系统交换给定、运行频率、输出电流及功能号等数据；监控主控系统就绪、运行、故障等状态；处理变频器控制电源切换、旁通柜开关切换、互锁、风机、柜门、变压器温度等信号；处理用户的高压开关信号、控制指令信号，并向用户提供变频器运行状态和参数。

1可选

第四章功能及接口说明

4.1功能描述

4.1.1基本功能

起动方式

对于大功率电动机，使用变频器可以对电动机进行软起动。起动时，变频器从1Hz 开始输出，按照V/f曲线将电动机拖动至需要的频率。

运行方式

l闭环运行模式

在闭环运行模式下，用户可以设定并调节被控量的期望值，变频器将根据被控量的实际值与设定值进行比较，检测出差值，经过自动调节，使被控量的实际值自动逼近设定值，控制电动机的转速。控制量可以是压力、温度、水位等信号，也可以是这些信号通过DCS处理以后的频率信号。

l开环运行模式

选择开环运行模式，变频器的运行频率将由LCD面板、人机界面给定或由外部模拟信号直接给定。

频率设定

变频器可以采用人机界面直接设定的方式，通过面板上的数字键输入频率，也可以采用电位器、传感器、DCS等直接进行模拟量给定，模拟信号为工业标准的4～20mA电流信号或0～10V电压信号。

控制方式

变频器可以在本地控制，也可以在远方进行控制。

l本地控制

可以利用变频器柜体上人机界面的起动、停止、参数设定等功能控制变频器，也可以通过柜体上的控制按钮来操作变频器。

l远方控制

远方控制即由用户的DCS或其他控制系统通过硬接线的方式来控制变频器，当用户不具备控制系统或不具备接入条件时，可根据用户需求提供远方控制箱。

参数设定功能

变频器具有多种功能设定，包括变频器输入输出电压、V/f曲线、升降速时间等。所有参数可以备份或恢复，断电后无需重新设置。合理设置系统或电动机的各种参数不

仅能使变频器处于最佳工作状态，同时也能更加有效的对电动机和变频器进行保护。

故障查询功能

变频器具有故障报警及故障查询功能，可以为用户提供清晰的故障点定位，故障记录等。

运行参数记录显示功能

变频器具有显示并自动记录运行参数的功能。

多种接口功能

变频器提供了较多数字量、模拟量输入输出接口及多种通讯接口。

4.1.2故障报警与电动机保护

变频器具有自诊断功能，并提供多种故障报警和保护。

功率单元报警及保护

功率单元出现故障，变频器会进入保护状态。当功率单元三相输入中有一路出现故障，报出缺相故障；当功率单元散热器的温度超过80℃时，报出单元过热故障；当功率单元驱动板检测到IGBT过流或损坏时，报出驱动故障；当功率单元驱动板检测到直流母线过压时，报出过压故障；在发生上述功率单元故障时，功率单元主动进入旁通保护运行状态（见4.1.3智能旁通），超过旁通条件的限制后，变频器停机。当功率单元接收不到主控系统发送的信号时，报出功率单元下行通信故障，变频器停机；当主控系统接收不到功率单元发送的信号时，报出功率单元上行通信故障，变频器停机。

系统报警及保护

系统报警及保护由PLC完成，下表详细描述了变频器的故障报警条件和处理方式。

表4－1

序号故障名称故障描述处理方式备注

1 外供电源故障用户提供380V电源断电或

不正常

在高压已合的情况

下报警

外供电源故障时系统不

就绪；在高压已合的情况

下延时滤波10分钟跳高

压

2 单元柜风扇故障单元柜风扇电源空气开关

断开

在高压已合的情况

下报警

单元柜、变压器柜风扇中

任一有故障系统都不就

绪；单元柜或者变压器柜

风扇均故障延时滤波5S

跳高压

3 变压器柜风扇故

障

变压器柜风扇电源空气开

关断开

在高压已合的情况

下报警

4 移相变压器温度

过高

变压器温度超过130℃

在高压已合的情况

下延时5秒报警

5 移相变压器温度

超高

变压器温度超过150℃

在高压已合的情况

下延时5秒报警

若变压器温度过高持续

时间超过1分钟，则跳高

压

6 门开关故障柜门打开在高压已合的情况

下报警

门开关未合系统不就绪

7 主板与PLC通信故

障

主板与PLC通信连接中断

在高压已合的情况

下报警

8 模拟信号断线模拟信号小于4mA 在高压已合的情况

下报警

模拟信号小于4mA持续

10S后报警

9 旁通故障在变频器运行中单元出现

旁通故障

在高压已合的情况

下报警

10 变频器重故障在变频器运行中单元出现

重故障

在高压已合的情况

下报警

变频器有重故障系统不

就绪；一旦出现变频器重

故障马上跳高压

11 高压断电在变频器运行中高压消失在高压已合的情况

下报警

高压断电延时滤波1S

12 轻故障变频器运行中出现轻故障在高压已合的情况下报警

另外，变频器还提供了对电动机的过载、过流、缺相保护。

4.1.3单元智能旁通功能

单元智能旁路功能是一种快速地、自动地切除出现故障功率单元而保证系统继续运行的方法。当某一个功率单元出现故障时，故障报警信号经通讯电路传输给主控系统，主控系统对各种信号协调，在允许旁通的情况之下，用最短的时间实现故障功率单元的旁通。并通过改变算法，保持输出电压波形的完整，保证负载继续运行；同时向用户发出报警信号。

当引发功率单元出现旁通的故障消失之后（如瞬间的过压等），功率单元将该信息通知主控系统，主控系统根据实际情况自动恢复该功率单元的正常工作。由于上述过程是自动完成的，所以大大降低了停机的几率。

如果引发功率单元出现旁通的故障不能消失，变频器可以一直连续工作到用户有条件停机时，进行功率单元的更换。

4.1.4手动工频旁路功能

手动工频旁路的工作原理如下（参照图4-1）：工作在变频状态时，断路器QF1、刀闸QS1合通，刀闸QS2置于变频位置，此时变频器串接于电源和电动机之间，系统处于变频工作状态。当出现变频器系统故障时，变频器自动停机，并主动分断QF1。如果需要继续运行电动机，可以通过人工手动将QS2置于工频位置并分断系统中的QS1，再合通QF1，电动机进入工频运行状态。这里需要注意的是，转入工频运行后，必须重新控制节流装置（风门或阀门），以保证运行工况满足工艺要求。

图4-1 变频调速系统结构示意图

4.1.5瞬时停电再起动功能

DHVECTOL产品无电网污染高压大功率变频器具有瞬停功能，当输入电源暂降时，主控系统停止输出，当电源恢复时，变频器以检测到的转速开始带着电动机回到原来的工况。根据负载的不同，停电时间一般要求在3～10秒之间。该功能作为标准配置提供给用户，防止电网电压暂降引起生产的停顿。

4.1.6工变自动互切功能

工变自动互切功能是指：当变频器出现故障或者工况要求从变频供电转入工频供电时，变频器自动完成变频状态到工频状态的切换；电动机在工频运行时，需要重新投入变频，变频器自动完成从工频状态到变频状态的切换。

如图4-2所示，其工作原理为：变频运行时，断路器QF1和接触器KM1处于合通状态，断路器QF2处于分断状态，当人工给定切换指令或者系统出现重故障时，变频器自动分断QF1和KM1，然后合通QF2，电动机进入工频运行状态。

当需要变频器重新投入使用时，人工给出切换指令，变频器先合通QF1，变频器进入预充电状态，变频器充电就绪以后自动运行并断开QF2，当确认QF2断开后合KM1，变频器检测电动机的状态，并以检测到的转速开始将电动机带回原来运行工况，此时用

户需重新调节节流装置和变频器的给定频率以满足工况。

图4-2 具有工变互切功能的变频调速系统示意图

4.1.7直流制动功能

对于风机负载工况，由于设备的老化或者机械原因，风机风门在起动时并不能完全关闭，而是按照一定的转速旋转（正转或者反转），这样变频器在起动时容易造成过流。对于这种场合，如果变频器具备制动功能，起动时就不会引起过流。变频器具备制动功能，该功能作为标准配置提供给用户使用。

4.1.8低压调试功能

在现场高压不具备条件时，为了节约调试时间，可以用AC380V电源调试变频器。低压调试时，变频器输出端与电机脱开，利用变频器的充电电源给功率单元供电。其原理就是：充电完成后，不合高压开关，充电电源不分断，一直为功率单元供电，变频器运行后可以输出PWM。调试人员可以对变频器进行分体测试以及对变频器的输出电压波形进行测试。当电机在工频运行状态时，调试人员检修完变频器后，可以很方便对变频器进行测试。

注意：低压调试时，需关注充电电阻温度。当充电电阻温度过高时，应停止调试。待充电电阻温度降低后再进行低压调试。因为低压调试时，充电回路中的充电电阻一直处于带电状态。

4.2变频器接口

4.2.1变频器基本接口

变频器的基本接口分为以下几种类型：

4.2.1.1电源输入接口

（1）三相高压主电源输入（2）三相控制电源输入（3）三相充电电源输入

4.2.1.2 电源输出接口 4.2.1.3 接地点 4.2.1.4 信号接口

（1）各类运行状态及给定信号接口 （2）各类输出信号接口 （3）各类故障接口 （4）各类连锁信号接口 4.2.2 变频器基本接口信号

表4-2 变频器基本接口信号

变频器输入

1 高压主电源 主回路电源 3kV 、6kV 、10kV 等级

2 控制电源 控制回路电源 380V/50Hz 三相四线

3 充电电源 变频器充电电源 380V/50Hz 三相

1 紧急停机命令 合：紧急停机 干结点 24VDC/4mA

2 高压开关位置 断：用户开关断开 合：用户开关闭合

3 充电命令 合脉冲：变频器开始充电

4 运行命令 合脉冲：电动机运行

5 停机命令 合脉冲：电动机正常停机

6 变频器复位命令 合脉冲：变频器停止输出

7 故障报警复位命令

合脉冲：报警声停止 8

频率给定

0～10VDC 或4～20mADC

阻抗≧10M Ω，与频率成正比

变频器输出

1

变频器轻故障

断：正常状态 合：轻故障状态 干结点 最大220VAC-3A 2 变频器重故障

断：正常状态 合：重故障状态 3 故障声报警 断：正常状态 合：声报警输出 4 工频运行 合：工频运行状态 5 变频运行 合：变频运行状态 6

请求运行

断：禁止变频运行 合：允许变频运行

7 高压就绪断：变频高压未就绪合：变频高压已就绪

8 高压合闸允许断：禁止合高压开关合：允许合高压开关

9 远程控制断：就地控制合：远程控制

10 请求充电合：请求充电

11 充电中指示合：充电中

1 输出电流

4-20mA信号2 运行频率

第五章变频器的操作步骤

DHVECTOL产品变频器系统具有变频和工频两种运行方式，用户可根据实际需要在送高压电前通过旁通柜的隔离刀开关来选择工频或变频运行，具体操作见旁通柜上的操作说明。

图5-1为某工程变频器控制柜正面局部图，各模块及按钮的作用如下：

1）紧急停机按钮：当出现重故障或者其他原因需要迅速停止变频器时，按下该按钮，再顺时针扳动该按钮，按钮弹起，此时变频器停止输出，并同时自动分断用户高压开关，从而保护整个变频调速系统。

2）PID调节器：若工程需要闭环控制时，装设该模块，它能显示实际值和设定值。

3）人机界面：用户操作变频器的界面，通过该面板可运行、停止、复位变频器，修改功能参数，并可以浏览变频器的状态和参数。

4）开环/闭环开关：根据工程是否需要闭环控制来选择是否装设此按钮。

5）远方/就地开关：变频器远方控制和就地控制方式选择按钮。