高壓變頻器構(gòu)成及測(cè)試
摘要：本文詳細(xì)介紹了POWERSMART高壓變頻器的系統(tǒng)組成，控制原理，及其技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)?？刂葡到y(tǒng)采用雙DSP控制，可靠性高，是單元串聯(lián)多重化電壓源型完美無諧波高-高式高壓變頻器，并介紹了高壓變頻器的出廠測(cè)試情況。
關(guān)鍵詞：變頻器多重化飛車啟動(dòng)完美無諧波
0引言
哈爾濱九洲電氣股份有限公司成立于2000年，是以“高壓、大功率”電力電子技術(shù)為核心技術(shù)，以“高效節(jié)能、新型能源”為產(chǎn)品發(fā)展方向，從事電力電子成套設(shè)備的研發(fā)、制造、銷售和服務(wù)的高科技上市公司。
本文主要對(duì)PowerSmart系列高壓變頻器功能、出廠測(cè)試進(jìn)行介紹。
1PowerSmartTM高壓變頻調(diào)速控制裝置系統(tǒng)組成
PowerSmartTM系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)主要由切分移相干式變壓器柜、功率單元柜、控制單元柜、遠(yuǎn)控操作箱、旁路開關(guān)柜等部分組成。切分移相干式變壓器為變頻器的輸入設(shè)備，一般由鐵心、輸入繞組、屏蔽層、輸出繞組及冷卻風(fēng)機(jī)、過熱保護(hù)等部分構(gòu)成。控制單元柜主要由主控制器、溫控器、風(fēng)機(jī)保護(hù)器、人機(jī)界面（數(shù)碼管和彩色觸摸屏可選）、PLC、嵌入式微機(jī)、開關(guān)電源、EMI模塊、隔離變壓器、空氣開關(guān)、接觸器、繼電器、模擬量模塊、開關(guān)量模塊等組成。
2工作原理
PowerSmartTM系列高壓變頻器是采用單元串聯(lián)多重化技術(shù)屬于電壓源型高-高式高壓變頻器。所謂多重化，就是每相由幾個(gè)低壓功率單元串聯(lián)組成，各功率單元由一個(gè)多繞組的移相隔離變壓器來獨(dú)立供電。采用多重化疊加的方式，使變頻器輸出電壓的諧波含量很小，不會(huì)引起電動(dòng)機(jī)的附加諧波發(fā)熱。其輸出電壓的dV/dt也很小，不會(huì)給電機(jī)增加明顯的應(yīng)力，因此可以向普通標(biāo)準(zhǔn)型交流電動(dòng)機(jī)供電，而且無需降容使用。由于輸出電壓的諧波和dV/dt都很小，不需要附加輸出濾波器，輸出電纜也長(zhǎng)度無要求。由于諧波很小，附加的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)也很小，避免了由此引起的機(jī)械共振。變頻器工作時(shí)的功率因數(shù)達(dá)0.96以上，完全滿足了供電系統(tǒng)的要求。因此不需要附加電源濾波器或功率因數(shù)補(bǔ)償裝置，也不會(huì)與現(xiàn)有的補(bǔ)償電容裝置發(fā)生諧振，變頻器工作時(shí)不會(huì)對(duì)同一電網(wǎng)上運(yùn)行的電氣設(shè)備發(fā)生干擾，因而被人們譽(yù)為“完美無諧波的高壓變頻器”。
3 技術(shù)特點(diǎn)
采用雙DSP控制，可靠性高，杜絕了變頻器死機(jī)問題；采用36脈沖整流（以6KV變頻器為例）及空間矢量多重化PWM技術(shù)，每相由6個(gè)功率單元串聯(lián)而成，并直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，無需輸出升壓變壓器。輸出電平數(shù)高，dv/dt很小，輸出波形接近正弦波。采用專利技術(shù)的實(shí)時(shí)光纖傳送技術(shù)，對(duì)功率單元進(jìn)行控制。變頻器輸出轉(zhuǎn)矩脈沖窄，控制精度高，避免了機(jī)械共振。完善的自我診斷和故障預(yù)警機(jī)制，上電自檢，運(yùn)行中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，檢測(cè)速度高。通過雙DSP系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)納秒級(jí)運(yùn)算并進(jìn)行綜合判斷，分析準(zhǔn)確，減少變頻器誤報(bào)警。具有PWM控制波形與逆變輸出波形實(shí)時(shí)驗(yàn)證功能，提高了輸出波形的準(zhǔn)確性，增強(qiáng)了系統(tǒng)無故障的運(yùn)行能力。具有反轉(zhuǎn)啟動(dòng)和飛車啟動(dòng)功能，無論電機(jī)處于正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)狀態(tài)，變頻器均可實(shí)現(xiàn)大力矩直接啟動(dòng)。具備來電自啟動(dòng)功能，避免電網(wǎng)短時(shí)失電對(duì)生產(chǎn)造成影響。變頻器發(fā)生短路、接地、過流、過載、過壓、欠壓、過熱等情況時(shí)，系統(tǒng)均能故障定位并且及時(shí)告警或保護(hù)，對(duì)電網(wǎng)波動(dòng)的適應(yīng)能力強(qiáng)。支持中心點(diǎn)偏移式的旁路技術(shù)。當(dāng)某一個(gè)功率單元失效時(shí)，能夠立即對(duì)該單元實(shí)施旁路處理，而整個(gè)變頻器的輸出仍能維持94%以上的電壓，這保證了系統(tǒng)的不間斷運(yùn)行。
4 出廠測(cè)試
Powersmart系列高壓變頻器檢驗(yàn)項(xiàng)目（全功率出廠測(cè)試）包括：①一般檢驗(yàn)：包括外觀、部件、元器件。②電氣間隙與爬電距離檢驗(yàn)。③安全與接地檢驗(yàn)。④外殼防護(hù)檢驗(yàn)。⑤保護(hù)功能檢驗(yàn)。⑥顯示功能檢驗(yàn)。⑦效率檢驗(yàn)。⑧功率因數(shù)檢驗(yàn)。⑨輸出電壓檢驗(yàn)。⑩頻率分辨率檢驗(yàn)。 過載試驗(yàn)。 連續(xù)運(yùn)行試驗(yàn)。 啟動(dòng)特性控制實(shí)驗(yàn)。 溫升試驗(yàn)。 諧波實(shí)驗(yàn)。 控制回路上電源切換實(shí)驗(yàn)。 不間斷后備電源實(shí)驗(yàn)。 高壓掉電短時(shí)跟蹤再啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)。 飛車啟動(dòng)試驗(yàn)。
九洲電氣生產(chǎn)的每一臺(tái)PowerSmart系列高壓變頻器，在出廠時(shí)都經(jīng)過嚴(yán)格測(cè)試。九洲電氣組建了高壓大功率變頻器實(shí)驗(yàn)室。具體包括：電氣性能試驗(yàn)室，負(fù)責(zé)對(duì)產(chǎn)品的工頻耐壓、電氣絕緣、三防、效率、功率因數(shù)、產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)特性等性能進(jìn)行綜合測(cè)試。電磁兼容實(shí)驗(yàn)室，負(fù)責(zé)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行快速脈沖群、靜電、浪涌、電壓跌落等項(xiàng)目試驗(yàn)。單元模塊老化實(shí)驗(yàn)室，負(fù)責(zé)對(duì)每一個(gè)功率單元、控制單元板進(jìn)行高溫帶載72小時(shí)老化實(shí)驗(yàn)。中高壓變流試驗(yàn)站，是與羅克韋爾共同建造的，負(fù)責(zé)對(duì)中高壓等級(jí)的變頻器、軟啟動(dòng)器、兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電變流器、SVC產(chǎn)品進(jìn)行智能化帶負(fù)載性能測(cè)試。其所能測(cè)試等級(jí)為690V到10KV,最大測(cè)試功率可達(dá)到5000KW。它為高壓變頻器的技術(shù)發(fā)展提供了一個(gè)全方位的試驗(yàn)平臺(tái)。
參考文獻(xiàn)：
[1]仲明振，趙相賓.高壓變頻器應(yīng)用手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社.2009.9.1版第254-325.