高压变频器培训资料

荣信高压变频器介绍
触摸屏 触摸式人机交互系统
交互系统采用友好的全中文触摸式操作界 面。包含变频的启动、停机、加减速以及 各项参数的设置、显示。
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IGBT功率模块
RHVC5系列变频器采用日本进口富士或者德国进口英飞凌IGBT模块组，高 耐压、高过流，具有极佳的稳定性，是保证高压变频器稳定运行的核心部 件。
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电源板

给控制机各板卡 提供电源 输入直流24V 输出直流24V,正 负5V和正负12V
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CPU板



cpu板显示
采用DSP28335处理 芯片 支持浮点运算 产生PWM波，进行信 号处理 上电后CPU板上显示 “主”，则无故障 ，可正常运行 若显示“X”则控制 机有板卡故障 备用6路开关量输入 和6路开关量输出
高压变频器基础知识
调制方法

PWM Pulse Width Modulation脉冲宽度调制 随着全控型快速半导体开关器件 GTO、IGBT等的发展， 才逐渐发展为PWM方式。由于PWM方式具有输入功率因 数高、输出谐波少的优点，目前变频器几乎全部采用PW M方式。但使用以普通晶闸管为开关器件的大功率变频器 仍采用PAM方式。
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变频器的特点
可实现无级调速，变传统电机为智能电机。 显著的节能效益。 启动电流小控制在额定电流以内，无冲击电流。对电网冲击小。 减少了机械磨损，节省了维护费用。 高精度宽范围的无级调速，能够全面满足各种复杂工艺的需要。
高压大功率变频器
高压变频器基础知识
高压变频器的应用
冶金行业：高炉鼓风机、炼钢制氧机、除尘风机、轧机等。 石化行业：大型输油泵、化工生产的压缩机等。 电力工业：锅炉给水泵、送风机、引风机、循环水泵、凝结泵等。
控制机是由 荣信自主研 发的全数字 控制装置， 内置总线板 ，电源板， CPU板，数 字板，模拟 板，PWM发 波板和通讯 板
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控制机功能



配置5*7 LED点阵显示控制器的运行状态； 3个LED指示灯显示板卡的运行状态； 13路电流/电压信号输入，4路铂电阻测量； 6路模拟量输出，支持电流/电压信号； 32路开关量输入； 32路开关量输出； Modbus-RTU串行接口； PROFIBUS-DP接口（需要增加转接板），作为从站接入DP网络；
图6-3
脉冲宽度按正弦规律变 要改变等效输出正弦波幅值， 化，和正弦波等效的PWM 波形 按同一比例改变各脉冲宽度 即可
高压变频器基础知识
PWM理论基础
如何控制V3和V4通断？ 在ur和uc的交点时刻 控制IGBT的通断！ ur正半周，V1保持通，V2保持断 当ur>uc时使V4通，V3断，uo=Ud 当ur<uc时使V4断，V3通，uo=0 ur负半周，V1保持断，V2保持通
u uc ur
当ur>uc时使V3断，V4通，uo=0
当ur<uc时使V3通，V4断，uo=-Ud ur>uc时V4通
O
t
uo uo f
uo Ud
虚线uof表示uo 的基波分量
t
O -Ud
高压变频器基础知识
（二）总体结构 功率单元多电平串联
2、基本工作原理（系统输出波形）
功率模块为基本的交-直-交单相逆变电路，整流侧为二极管三相全桥， 通过对IGBT逆变桥进行正弦PWM控制，可得到单相交流输出。每个功率模 块结构及电气性能上完全一致，可以互换。功率模块波形相互之间存在 一定次序的相位差，串联后三相星型接法输出可得到系统输出阶梯型正 弦波。
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整流

将交流电变换为直流电称为整流，即AC/DC变换 整流电路是利用电力电子器件的单向导电性将正负变化的交流电压变 为单向脉动电压的电路。在交流电源的作用下，电力电子器件（二极 管）周期性地导通和截止，使负载得到脉动直流电。在电源的正半周， 二级管导通，使负载上的电流与电压波形形状完全相同；在电源电压 的负半周，二极管处于反向截止状态，承受电源负半周电压，负载电 压几乎为零。
移相变压器
为干式移相变压器，H级绝缘，系 统温度最高可达185℃，能够完美 消除电网侧电压、电流谐波。一次 抽头±5%可以调整。
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功率单元
功率模块为基本的交-直-交单相逆变电路，整流侧为二极管三相全桥， 通过对IGBT逆变桥进行正弦PWM控制，可得到单相交流输出。每个功率模 块结构及电气性能上完全一致，可以互换。
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控制柜
正面：功率单元柜
背面：变压器柜
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控制单元
控制机是由荣信公司自主研发的全数字 信号控制装置。内置总线板、CPU板、PW M板、数字板、模拟板、通讯板以及显示 板。 控制器与功率单元之间采用光纤通讯技 术，具有很好的抗电磁干扰性能

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控制机

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控制机性能



CPU支持浮点运算，32位，150M； 系统通讯周期100uS； 开关量输入信号24VDC； 开关量输出可直接驱动24VDC继电器，驱动电流最大0.5A； 模拟量通道精度5‰； 以太网接口通讯速率100M；
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总线板


整个控制机各板之 间数据传输及内外 部数据交换 总共有12个槽位 2个电源槽位（两侧 ） 2个（1~2#槽）控制 板槽位； 8个（3~10#槽）可 任意配置的功能板 槽位
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全波整流
为克服半波整流电路的缺点， 常采用全波整流电路，其中最常 用的是单相桥式整流电路，其由 四个二极管接成电桥的形式构成。
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逆变
逆变：整流的逆向变化过程，将直流电变成交流电(DC→AC)。 根据直流侧电源性质的不同，逆变电路分为： 电压源型逆变电路——直流侧是电压源，输出电压是矩 形波。 电流源型逆变电路——直流侧是电流源，输出电流是矩 形波。
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PWM控制
——脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获 得所需要波形（含形状和幅值） 调制：将一个波形信号的有关信息加到另一个波形上。 调制信号(ur) PWM控制在电力电子技术中的应用： 载波(uc)
①直流斩波
④逆变
②斩控式交流调压
⑤整流
③矩阵式变频电路
PWM控制技术正是有赖于在逆变电路 中的应用，才确定了它在电力电子技 术中的重要地位

接收外界发出的数字量 信号，锁存后送给主控 板，并发出控制机发出 的数字量信号
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通讯板

为用户提供外部的 通讯接口，并为触 摸屏和主控板提供 通讯
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PWM发波板

通过信号调制处 理产生所要求的P WM波形，并驱动 光纤座生成驱动 功率单元板的光 信号
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采矿行业：排水泵、排风扇、提升机等。
城市建设：自来水供水泵、集中空调压缩机等。 交通工业ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ机车电气传动、轨道交通电气传动等。
高压变频器基础知识
变频调速的基本原理
按照电机学的基本原理，已知交流异步电动机的转速表达式为：
n=(1-s)60f/p
式中：s 滑差 P 电机极对数 f 电机运行频率； 如果平滑地改变加到异步电动机定子绕组的交流电的频率 f，就可以平滑 地调节异步电动机的转子转速n。
应用最广，中小功率逆变电路绝大 部分是PWM型，
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PWM理论基础
冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同
窄脉冲的 面积
指环节的输出响应波形基 本相同 低频段非常接近，仅在高 频段略有差异
f (t) f (t)
f (t)
f (t)
(t)
O
a)
t O
b)
t O 图6-1
单相全桥逆变
+
1和4一对， 2和3另一对， 成对桥臂同 时导通，两 对交替各导 通180° 两个半桥电路组 两个半桥电路 合而成 的组合而成
V1 C V2 V3
Ud
VD 1 R io L uo VD 2
VD 3
uo波形同半桥电 路的uo，幅值高 出一倍Um=Ud
图5-5
V4
VD 4
io波形和半桥电路的i o相同，幅值增加一倍
高压变频器基础知识
高压变频系统结构

可根据用户需求，灵活配置。下 面仅对几种典型应用加以说明： ①一拖一无旁路控制方式，见图3 -3a。②一拖一带自动旁路柜控制 方式，见图3-3b。③一拖一带手 动旁路柜控制方式
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采用一体化设计，结构简单，变压器与功率单元前后排列变频器，提高
空间利用率。
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功率单元回路


储能环节 电力电容 逆变环节 IGBT 整流环节 二极管
功率单元主要由整 流电路、逆变电路 、控制电路、驱动 电路、故障检测电 路、通讯电路、指 示电路等组成。 功率单元的整流电 路将变压器副边绕 组提供的三相交流 电源整流为脉动的 直流电源，经过电 容滤波后，可以得 到稳定的直流电源 。通过对IGBT组成 的逆变桥进行正弦 调制的PWM控制， 可得到等效正弦的 单相交流输出。
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模拟板





接收外界发出的模拟 量信号，锁存后送给 主控板，并发出控制 机发出的模拟量信号 采用DB37接口 输入电压、输出电流 、变压器温度模拟量 信号检测 输出电流、运行频率 、输出电压、输出功 率模拟量信号输出 输入、输出均可支持 电流、电压信号
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数字板
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培训内容
一、高压变频器基础知识 二、荣信高压变频器介绍 三、电气控制原理 四、触摸屏人机界面 五、参数设置 六、操作 七、故障分析与排除
高压变频器基础知识
变频技术概述

变频就是改变供电频率。变频技术的核心是变频器，它通过对供电
频率的转换来实现电动机运转速度率的自动调节，把50Hz的固定电网频
高压变频器基础知识
6KV 单元串联多电平拓扑结构
6KV系列一般15个功率模块，每五个功率 模块串联成一相，三相Y接，直接给6KV电机 供电。输入侧移相变压器将网侧高压变换为 副边的多组低压，各副边绕组在绕制时采用 延边三角接法，相互之间形成12°相位角。 多级移相叠加的整流方式，消除了大部分由 独立功率单元引起的谐波电流，可以大大改 善网侧的电流波形，使变频器网侧电流近似 为正弦波，使其负载下的网侧功率因数达到 0.95以上。
高压变频器基础知识
高压变频总体结构
HVC 高压变频调速统采用单元串 联多电平技术，属高-高电压源 型变频器，直接6KV、10kV输入 , 直接 6KV 、 10kV 高压输出。变 频器主要由移相变压器、功率 模块和控制器组成。
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10KV 单元串联多电平拓扑结构
10KV系列一般24个功率模块，每八个 功率模块串联成一相，三相Y接，直接给10 KV电机供电。输入侧移相变压器将网侧高 压变换为副边的多组低压，各副边绕组在 绕制时采用延边三角接法，相互之间形成7. 5°相位角。多级移相叠加的整流方式，消 除了大部分由独立功率单元引起的谐波电 流，可以大大改善网侧的电流波形，使变 频器网侧电流近似为正弦波，使其负载下 的网侧功率因数达到0.95以上。
c)
t O
t d)
形状不同而冲量相同的各种窄脉冲
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PWM理论基础
a) 用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波 u
正弦半波N等分，可看成N个彼此 相连的脉冲序列，宽度相等，但 幅值不等
b)
O u
t
用矩形脉冲代替，等幅，不 等宽，中点重合，面积（冲 量）相等
O
t
用PWM波代替正 弦半波 SPWM波形
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逆变工作原理
4个臂，由电力电子器 件及辅助电路组成
S1、S4 闭合，S2、S 3断开时，负载电压u o为正
直 流 侧
交流侧 直流电变成了交流电！ S1、S4断开，S2、S3闭合，uo为负
输出交流电 uo的频率，取决于两组开关切换频率； uo的大小，取决于Ud的大小。
高压变频器基础知识
改为变化的频率。同时，还使电源电压调整到一定适应范围。通过改变 交流电频率的方式实现交流电控制的技术就叫变频技术。

20世纪60年代以后，特别是70年代以来，电力电子技术、控制技术
和微电子技术的飞速发展，使得交流调速性能可以与直流调速相媲美。 目前，交流调速已进入逐步代替直流调速的时代。
高压大功率变频器
荣信高压变频器介绍
电容
HVC系列变频器采用薄膜电容，其稳定、实用、经济。
荣信高压变频器介绍
控制系统DSP+FPGA