东方日立高压变频介绍
东方日立高压变频器常见故障分析
东方日立高压变频器常见故障分析1)变频器充电起动电路故障通用变频器一般为电压型变频器，采用交—直—交工作方式，即是输入为交流电源，交流电压三相整流桥整流后变为直流电压，然后直流电压经三相桥式逆变电路变换为调压调频的三相交流电输出到负载。
当变频器刚上电时，由于直流侧的平波电容容量非常大，充电电流很大，通常采用一个起动电阻来限制充电电流，常见的变频起动两种电路，如图1所示。
充电完成后，控制电路通过继电器的触点或晶闸管将电阻短路，起动电路故障一般表现为起动电阻烧坏，变频器报警显示为直流母线电压故障，一般设计者在设计变频器的起动电路时，为了减少变频器的体积选择起动电阻，都选择小一些，电阻值在10～50Ω，功率为10～50W。
当变频器的交流输入电源频繁通时，或者旁路接触器的触点接触不良时，以及旁路晶闸管的导通阻值变大时，都会导致起动电阻烧坏。
如遇此情况，可购买同规格的电阻换之，同时必须找出引出电阻烧坏的原因。
如果故障是由输入侧电源频率开合引起的，必须消除这种现象才能将变频器投入使用；如果故障是由旁路继电器触点或旁路晶闸管引起，则必须更换这些器件。
2)变频器无故障显示，但不能高速运行我厂一台变频器状态正常，但调不到高速运行，经检查，变频器并无故障，参数设置正确，调速输入信号正常，上电运行时测试出现变频器直流母线电压只有450V左右，正常值为580～600V，再测输入侧，发现缺了一相，故障原因是输入侧的一个空气开关的一相接触不良造成的，为什么变频器输入缺相不报警仍能在低频段工作呢?实际上变频器缺一相输入时，是可以工作的，多数变频器的母线电压下限为400V，即是当直流母线电压降至400V 以下时，变频器才报告直流母线低电压故障。
当两相输入时，直流母线电压为380*1.2＝452V>400V。
当变频器不运行时，由于平波电容的作用，直流电压也可达到正常值，新型的变频器都是采用PWM控制技术，调压调频的工作在逆变桥完成，所以在低频段输入缺相仍可以正常工作，但因为输入电压低输出电压低，造成异步电机转矩低，频率上不去。
1日立变频器介绍
1日立变频器介绍日立变频器是日立电机公司生产的一种用于调节电动机的运行速度和输出功率的电子设备。
它采用了先进的变频技术，可以实现电动机的无级调速，适用于各种不同的工业应用领域。
本文将介绍日立变频器的基本原理、工作方式、优点和应用领域。
日立变频器的基本原理是通过控制电源的频率来改变电动机的转速。
它以电源的交流电输入为基础，经过整流、滤波、逆变等处理，将交流电转换为直流电，然后再通过逆变器将直流电转换为可变频率的交流电。
这样，就可以改变电动机的转速和输出功率。
日立变频器的主要组成部分包括整流器、直流母线、逆变器和控制系统。
日立变频器的工作方式可以分为两种：开环控制和闭环控制。
开环控制是指变频器根据用户设置的频率进行输出，但无法实时检测电动机的转速和负载情况。
闭环控制则是在开环控制的基础上，加入了转速和负载的反馈信号，通过控制器对输出频率进行调整，以实现更精确的控制。
闭环控制在对转速和负载要求较高的应用中更为常见。
日立变频器具有多种优点，使其成为许多工业应用的首选。
首先，日立变频器可以实现无级调速，可以满足不同工况下的转速要求，提高生产效益。
其次，通过精确控制电动机的输出功率，可以降低能源消耗和运行成本。
同时，日立变频器还具有运行稳定、响应速度快、可靠性高等特点，可以提高设备的运行稳定性和可靠性。
日立变频器广泛应用于各个领域的工业应用中。
例如，它可以用于风机、泵、卷扬机、压缩机、注塑机等机械设备的调速控制。
在水处理、制药、矿山、钢铁等行业中，日立变频器可以实现对设备的精确控制，提高生产效率和质量。
此外，日立变频器还可以应用于电梯、起重机、电动汽车等领域，为各种交通和运输设备提供可靠的动力输出。
总的来说，日立变频器是一种先进的电子设备，通过调节电动机的转速和输出功率，可以满足各种工业应用的需求。
其无级调速、运行稳定、响应速度快等优点使其成为众多工业领域的首选。
随着科技的不断进步，日立变频器将继续发展，为工业自动化和智能化提供更多可能性。
变频器改造方案方案
高压变频器对肇庆桂峰水泥有限公司风机/水泵项目节能技术改造方案一、前言：在上个世纪八十年代末，交流变频调速逐渐登上了工业传动调速方式的历史舞台，并演变到日趋取代直流调速方式传动的程度。
尤其是矢量控制和直接转矩控制技术在通用变频器中的运用，以及政府部门在“十一五”节能规划中目标的提出，都加速了通用变频器和国外大功率高压变频器在我国各行各业的使用规模和改造力度。
交流变频调速技术是现代化电气传动的主要发展方向之一，它不仅调速曲线平滑，调速范围大，效率高，启动电流小，运行平稳，而且节能效果良好，是风机、泵类设备的一项最佳的节能改造新技术，是国家发改委重点推广应用的节约综合利用新技术。
实践证明，驱动风机、水泵、空压机等的高压大、中型电动机采用高压交流变频调速改造后，节能效果显著。
二、变频节能原理：变频器这一交流调速产品本身属于工业自动控制产品中传动调速产品的范畴，21世纪之际，这一产品被冠上了“节能产品”、“绿色产品”乃至“绿色节能产品”等，产品的宣传在广告词方面可谓得到了淋漓尽致的发挥。
我们大家都知道：风机、泵类属于二次方递减转矩的负载性质，对于二次方递减转矩的这种性质负载，其流量与负载的转速成正比变化，压力（扬程）的变化与流量的变化成平方关系，而其功率的变化则与流量的变化成立方关系；即当风机转速从N1变到N2后，风量Q、风压H及轴功率P的变化关系如下：Q1:Q2=N1:N2或⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯=2121NNQQH1:H2=N12:N22或22121⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯=NNHHP1:P2=N13:N23或32121⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯=NNPP其中：P1表示风机或泵在N1转速下的功率，P2表示风机或泵在N2转速下的功率，上式表达出风机、泵类功率与转速的关系。
通过风门、阀门与通过转速调节负载大小的能量需求效果比较如图1：全扬程H (p ,u )流量Q(p,u)图1 转速功率关系图变频器调节方式的能量需求最小，其曲线最接近负载能量需求的理想曲线。
东方日立高压变频介绍
控制应用
电力电子及电 气技术应用
功率母线、IGBT驱动 操作过电压抑制等
符合电力电子要求的
（电子开关、EMC、电气、机电一体化） 设计，标准的采用
JIT* ISO管理 质保**
生产系统・制造技术 质量管理
( *Just-In-Time) ( **Quality Assurance)
核心技术 ＋ 关键技术
中国电网的严酷现实－注定封杀许多优秀公司及其优秀 的电路拓扑产品！
面对6.6kV乃至10kV的挑战
• 修改中国的电网标准 • 单向3电平＋升压环节≈低高方案（牺牲对输入谐波的要求） • 单向3电平＋星角转换≈低高方案+改造电机（牺牲对输入谐波
的要求）
• 具有双向低谐波特点的级联方案，是最符合 目前中国国情的优秀拓扑结构！
面向节能的直接高压变频器电路结构
采用变频器功率单元多重化连接,简单易行地直接输出到原有电机,提供 驱动电压。 (下图是6.6kV的例子)
主回路构成
电源 6.6kV
移相变压器
Ｕ
Ｖ
IM
6.6kV
Ｗ
4 -9 节能特性-1
直接高压变频器节能特性
采用可变速控制降低必需动力。 如风机类那样平方负荷的场合,降低轴动力时,动力越低效果就越大。 （左下图） 右下图是发电厂用换气机的例子。 伴随夜间发电量受到抑制,节能效果显著以被公认。 本变频器共计接受订货台数是83台。（其中在中国国内设置16台)
1- 2 公司资本构成
公司注册资金5098万元人民币
其中：
中国东方电气集团
51%
株式会社 日立制作所 39%
日立（中国）有限公司
10%
10%
51%有限公司
高压变频器功率单元讲解
7- 2 二合一控制板
2.二合一控制板
二合一控制板是在第三代功率单元多年应用的基础上，经过大量的改 进设计，将电源板和控制板合二为一的板件。 板件作用： a. 接收主控系统信号，给驱动板提供控制信号； b. 进行实时故障监测，向主控系统上报故障信息； c. 给单元驱动板供电。 板件接口： a. 光纤接口：与主控系统进行连接； b. 电压检测接口：与单元正负母线连接； c. 驱动板信号（Top1、Top2、/Lock、ERR）接口：与驱动板连接； d. 15V电源输出接口：与驱动板连接，为驱动板供电； e. 缺相检测接口：接功率单元整流桥输入端； f 过热检测接口：接温度检测开关； g. 充电可控硅驱动信号接口（预留）：接上电可控硅门极。
2）三相全桥不控整流 三相全桥不控整流电路，根据IEC971 (1989)对半导
体变换器的指定编码属于：B6U。工作原理如图4所示：
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1.3我公司使用整流桥的常规参数 品牌： Semikron 、 Eupec； 电压等级：1400V、1800V； 整流桥型号说明： 例如：SKD62/18为Semikron公司额定电流 62A、额定 电压1800V的6只整流二极管封装的整流桥，SKKD260/14 为Semikron公司额定电流260A、额定电压1400V的2只整 流二极管封装的整流桥。
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2- 3 IGBT
高压变频器功率单元概要
2- 4
可控硅
4、可控硅
可控硅(SCR，Silicon Controlled Rectifier)是可控硅整流 器的简称。一种可控整流电子元件，能在外部控制信号作用 下由关断变为导通，但一旦导通，外部信号就无法使其关断， 只能靠去除负载或降低其两端电压使其关断。 我公司的产品上，可控硅用于充电电路和旁通回路，均 起“电子开关”作用。我公司使用的可控硅内部封装形式如 图6所示：
东方日立（成都）电控设备有限公司
用户培训资料
功率单元
吴天鹏
2012年5月
东方日立（成都）电控设备有限公司
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目录
1 概述 2 主要功率器件 3 我公司功率单元发展历程 4 功率单元主回路 5 功率单元旁通技术 6 功率单元型号定义 7 功率单元控制驱动板件
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5- 2
2、主回路IGBT旁通技术
该技术为我公司专利技术。它是利用IGBT进行旁通控制，即采 用主回路上的4只IGBT（图9）实现图7中的“电子开关”功能。
主回路IGBT旁通技 术
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目前我公司使用的IGBT品牌有：Eupec、Semikron； 使用的IGBT电压等级有：1200V、1700V； 例如：BSM100GB170DLC、FF400R12KE3。
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东方日立高压变频器客户培训正式版
3- 4
开环前馈型矢量控制框图
该算法主要包括五个模块： 坐标变换模块，主要完成定 子电流从三相到两相旋转坐 标系的变换。 PI调节器和同步转速的获得 模块，主要通过速度PI调节 器的控制来获得同步转速。 转子磁链矢量位置模块，可 得到转子磁链的矢量位置。 转矩电压、励磁电压计算模 块，其目的为得到两相旋转 坐标系下的控制电压。 电压变换模块，输出控制电 机运行的三相电压。
WM控制 变频器SPWM控制 SPWM
2- 1
两电平载波型SPWM控制 两电平载波型 控制
u
PWM（ Modulation）控制— PWM（Pulse Width Modulation）控制 —脉冲宽度调制，基本依据为面积等效原理。 a) 载波型PWM控制方法，是把期望输出的波 形作为调制波，把接受调制的波形作为载波， 通过调制得到所期望的PWM波形。当调制波 为正弦波时，就得到SPWM波形。 根据载波的不同，可分为单极性调制和双 b) 极性调制。 在一个周期内得到除0电平外，＋、－两种 电平，所以称为两电平载波型SPWM控制。
2- 3
SPWM堆波技术 堆波技术
变频器在任意时刻同相的每个单元输出电压并不相等，而是有 满载输出、0输出、0～满载输出电压三种情况，即同相的每个单 元并不都进行SPWM计算，有且仅有一个单元进行SPWM计算。 实际输出电压由串联多电平高压变频器功率单元的PWM波形 决定, 公式为： 以6kV 8级系统为例，若功率单元最大输出电压为620V，目标 电压为3000V时，由上述公式中得到 即有4级功率单元输出620V，其余3级输出为0V，剩余1级输出 3000－620×4=520V，即1级在进行PWM调制。
高压变频器功率单元讲解
表1 四代功率单元对比表
目前，我公司已推出两个系列的第四代功率单元产品，其它系 列正在研发当中，将陆续推出。
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6- 2 第四代功率单元型号定义
2.第四代功率单元型号定义
型号：如I-6B、I-10C、IV-6A等。
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用户培训资料－功率单元
7
功率单元控制驱动板件
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2）改进型型号定义 型号：如PC75N、PC100N、PC150N、PC200N、PC300N、 PC400N等。
例如：PC200N表示配置IGBT额定电流为200A的改 进型功率单元。
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我公司的产品上，可控硅用于充电电路和旁通回路，均 起“电子开关”作用。我公司使用的可控硅内部封装形式如 图6所示：
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目前我公司使用的可控硅品牌有：Semikron； 使用的可控硅电压等级有：1400V、1800V； 型号例如：SKKH57/18E、SKKT210/14E
1.第三代功率单元型号定义
1）பைடு நூலகம்通型型号定义 型号：如PC75A、PC100B、PC150A、PC200C、PC300A、PC400G等。
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3 - 2 提高变频容量技术
高电压［V］×大电流［A］＝大容量［VA］
2level
串联多重化
变频单元并联化
E
E
E
3level
E E
输出电压 2倍 E
输出电压 N倍
输出电流N倍
采用串、并联化 的大容量变频器
致力于中国变频事业的新发展
4
面向节能的直接高压变频器
4 - 1 系统结构
面向节能的直接高压变频系列
中国电网的严酷现实－注定封杀许多优秀公司及其优秀 的电路拓扑产品！
面对6.6kV乃至10kV的挑战
• 修改中国的电网标准 • 单向3电平＋升压环节≈低高方案（牺牲对输入谐波的要求） • 单向3电平＋星角转换≈低高方案+改造电机（牺牲对输入谐波
的要求） • 具有双向低谐波特点的级联方案，是最符合目前中国国情的优
脉动转矩进一步改善
对制造厂： • 成本提高
• 对可靠性提出更高的要求
4 - 8 电路结构
面向节能的直接高压变频器电路结构
采用变频器功率单元多重化连接,简单易行地直接输出到原有电机,提供 驱动电压。 (下图是6.6kV的例子)
主回路构成
电源 6.6kV
移相变压器
Ｕ
Ｖ
IM
6.6kV
Ｗ
4 -9 节能特性-1
日立Seherbius系列
2- 2 东方日立的变频解决方案是……
◆提供给客户最适合的系统 基于丰富经验的系统工程提供给客户有效的最佳系统。
◆适用高水平基础设施的可靠性 应用长期实践经验的高水平质量管理技术,是让您可以放心 应用的重要系统。
◆ 目标是Long Life Cycle Support 以交付以后长期售后服务作为我们的目标。
直接高压变频器节能特性
采用可变速控制降低必需动力。 如风机类那样平方负荷的场合,降低轴动力时,动力越低效果就越大。 （左下图） 右下图是发电厂用换气机的例子。 伴随夜间发电量受到抑制,节能效果显著以被公认。 本变频器共计接受订货台数是83台。（其中在中国国内设置16台)
2-５ 国内应用业绩情况
目前投运近100台，均正常运行。 四平热电有限责任公司 长春第一热电厂 洛阳热电厂 陡河发电厂 浑江发电厂 二道江发电厂
致力于中国变频事业的新发展
变频器的基本工作原理
3
3 - 1 可变电压．可变频率的基本原理
2level 变频的构源
U相 V相 W相
2-３ 真正面向用户设计与开发
瞬时停电再启动功能 工频变频相互切换功能
2-４ 支持变频的核心技术
矢量控制、直接转
矩控制及鲁棒性等 变频系统
理论层－应用层－设计 层－制造层 构筑稳定的金字塔结构
工业现场处理（工－变互 切、旁通、瞬停等）技术
控制技术
及μP 、 CPLD 、 FPGA 系统在工业环境中的
提供最大容量8000kVA可驱 动6400kW标准电机。
高品质
采用移相变压器输入方式, 高功率因数、高效率、双 向低谐波。
负载对象
风机、泵类－平方率负载
高压移相变 压器
・・ ・・
变・ 频
直接高压 变频
ＩＭ ＩＭ：感应电机 3.3/6.6kV
输出电压(V)
6kV级 3kV级
【系列】 525～8000kVA
1- 2 公司资本构成
公司注册资金5098万元人民币
其中：
中国东方电气集团
51%
株式会社 日立制作所 39%
日立（中国）有限公司 10%
10%
51%
东方集团
39%
株式会社 日立制作所
日立（中国）有限公司
1- 3 公司研发制造能力
公司占地40余亩，现有厂房面积2400m2，办公楼面 积1200m2，具备年产200台/套高压大功率变频器的 设计制造能力。 开发、生产设施完备，产品实验检测手段齐全，为向 客户提供高品质的产品提供了保障。
变频器A 相10个功 率单元的 输出电压 波形图 变频器A 相的输出 电压叠加 图，电平 数为2× 相单元数 量＋1， 即21电平。
4 - 6 直接高压问题及解决
• 三电平型变频器输出波形
4 - 7 级联式变频器的优点
随着级数的增加，带来 －
对用户：
• 输出电压增加 • 网侧功率因数及谐波进一步改善 • 输出电压更接近正弦波，dv/dt进一步减小，
应用电力电子及电 气技术应用
控制应用
功率母线、 IGBT驱动 操作过电压抑
符合电力电子要求的
（电子开关、EMC、电气、机电一体化） 设计，标准的采用
制等
JIT* ISO管理
生产系统・制造技术 质量管理
质保** ( *Just-In-Time) ( **Quality Assurance)
核心技术 ＋ 关键技术
U相
E 2
１
交流电机 E
M
2
１ Ｏn
E 2
１２
Ｏn Off 0
２１
Ｏn Off
M
E 2
２
E 2
２ Ｏn
等效电路
１ ２ 开关交替切换,从直流电源产生脉冲电压(PWM：脉冲 Width调节 )
基波成分
PWM 输出波形
E 2
E 2
输出电压波形
电压 频率
脉冲幅度
脉冲幅度 变化周期
采用PWM变化输出可变电压・可变频率
1- 4 新的发展机遇
高压大功率变频器经国资委审批，已 被列入东方电气集团主营业务之一。
致力于中国变频事业的新发展
2
关于变频解决方案&产品系列介绍
2- 1 两大品牌，四大系列
DHVECTOL—DI
东方系列
DHVECTOL―HI 日立系列
DHVECTOL－HT
日立大力矩系列
DHVECTOL－HS
秀拓扑结构！
4 - 4 波形叠加原理
级联变频器的电压叠加原理－3级
• 变频器A相 3个功率单 元的输出 电压波形 图
• 变频器A相 的输出电 压叠加图， 电平数为 2×相单元 数量＋1， 即7电平。
4 - 5 实际10kV级联式变频器叠加波 形 DHVECTOL品牌的10kV级联变频器电压叠加原理
263～4000kVA
6.6kV 8000kVA 产品外观
换气机用系统结构,产品外观以及系列阵容
4 - 2 变频器的发展
上世纪90年代中期面对4000V～ 5000V电网系统，欧美日各大公司采 用直接高压变频取代间接高压变频 器的过程
优秀拓扑：三电平、级联（波形重组）等等
4 - 3 直接高压问题及解决
东方日立（成都）电控设备有限公司
东方日立（成都）电控设备有限公司
目录
1 公司简介 2 关于变频解决方案&产品系列介绍 3 变频器的基本原理 4 面向节能的直接高压变频器 5 高扭矩高压定向变频器
致力于中国变频事业的新发展
公司简介
1
1- 1 公司构成
由中国东方电气集团公司与日本日立公司合资 在前成都东方凯奇电气有限责任公司的基础上，通 过增资扩股方式组建的合资企业。