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JD-BP37/38系列高压变频器

产品概述

   风光牌JD-BP37/38系列高压变频调速系统,以高速DSP为控制核心,采用空间电压矢量控制技术、功率单元串联多电平技术,以高可靠性、易操作、高性能为设计目标,满足用户各类负载调速节能、改善生产工艺的需要,属高-高电压源型变频器。其谐波指标远小于IEE519-1992的谐波国家标准,输入功率因数高,输出波形质量好,不必采用输入谐波滤波器、功率因数补偿装置和输出滤波器;不存在谐波引起的电机附加发热和转矩脉动、噪音、输出dv/dt、共模电压等问题,可以使用普通的异步(或同步)电机。产品于2003年被列为国家重点新产品,高压提升机变频调速系统于2005年被列为国家火炬计划项目,获科技部中小企业技术创新基金项目资助。2007年9月,风光牌JD-BP37/38系列高压变频器荣获“中国名牌”称号。

产品结构

 

温控仪:检测变压器温度,实时监控变压器状态

人机界面:为用户提供友好的全中文操作界面,负责信息处理

变压器柜:为功率单元提供独立的三相输入电源;采用移相多脉冲整流方式,降低输入谐波含量。

功率柜:每相由多级单元串联;单元标准化结构,可互换6kV/10kV单元结构相同;单元通过光纤与控制柜通讯,控制性能好。

控制柜:控制核心基于DSP+FPGA,系统功能强大,最大程度满足客户需求;独立的主控箱,插拔式控制板,安装维护方便;接口丰富,供用


工作原理

  高压变频器由切换柜、移相变压器柜、功率单元柜、控制柜构成。其中,切换柜部分根据不同现场,要求也不同。
  设备采用高-高电压源型变频器电路结构,功率单元串联,输出叠加成高压,直接输出到高压电机。

  每相由若干个单元串联组成,叠加输出高电压
  6kV系列变频器每相5/6个单元。
  10kV系列变频器每相8/9个单元。


  整机每相有若干个单元组成,通过载波移相技术,各单元输出电压叠加,形成多电平高压输出。无须输出滤波装置,电流谐波小,对电缆、电机绝缘无损害。

  四象限高压变频器能够进行能量回馈,功率单元相对两象限高压变频器增加了回馈IGBT和输入电感。

  当电机处于拖动状态时,能量从电网经整流回路、逆变回路流向电机,变频器工作在第一、第三象限。输入电压和电流波形如图所示。

  电机产生的能量通过逆变侧的二极管回馈到母线电压,当直流母线电压超过一定的值,整流侧能量回馈控制部分启动,将直流逆变成交流,通过控制逆变电压相位和幅值将能量回馈到电网。
  此时,能量由电机通过逆变侧、整流侧流向电网。变频器工作在第二、四象限。输入电抗器的主要功能是电流滤波。回馈电流和电网电压波形如图所示。



 

性能及特点

矢量控制技术
通过测量和控制交流电动机定子电流矢量,根据磁场定向原理分别对交流电动机的励磁电流和转矩电流进行控制,从而达到控制交流电动机转矩的目的。启动转矩大,转矩动态响应快,调速精度高,带负载能力强。

  振荡抑制技术
  电机轻载或者空载的时候会出现局部不稳定现象,这时电流幅值波动很大,电流的振荡有可能会导致系统因为过流或过压而触发保护。我公司采用优越的电流算法,有效地抑制电流的振荡,保证系统稳定可靠的工作。
  多机主从控制技术
  变频器具备主从控制功能,多台变频器之间可通过数据总线组成主从控制网络。将其中的一台设为主机,其他设为从机,主机实时采集各从机的状态信息,同时发送给各从机频率、转矩指令,实现各台变频器的功率平衡和综合控制。
  该技术适用于皮带机、摩擦式提升机等需要功率平衡控制的场合。
  快速飞车启动技术
  在变频器受到负载冲击保护后可对其自动复位,然后再自动启动,即可避免重要场合(如水泥厂高温风机)变频保护停机造成的损失。快速飞车启动技术可实现变频器在0.1s之内从保护状态复位重新带载运行。
  星点漂移技术
  检测到单元故障后,可在100us之内将单元旁路,执行星点漂移技术,保持输出线电压平衡,最大程度提高电压利用率。
  工变频无扰切换技术
  变频切工频:变频器将电动机带到工频频率,并通过对工频电网频率、相位和幅值检测,调整变频器输出电压,调整完毕后,将电动机脱开变频器并连接到电网上。工频切变频:电机脱开电网连接到变频器后,变频器通过检测工频电网频率、相位和幅值,直接输出相应的电压矢量。该技术可满足多电机综合控制及大容量电机软启动的需要。
  输出电压自动稳压技术
  变频器实时检测各单元母线电压,根据母线电压调整输出电压,从而实现自动稳压功能。避免电网波动对输出电压的影响。
  故障单元热复位技术
  若单元在运行中故障,且变频器对其旁路继续运行,此时可在运行中对故障单元进行复位,不必等变频器停机。
  电网瞬时掉电重启技术
  电网瞬间掉电可自动重启,可提供最长60s的等待时间。
  同步电机控制技术
  同步电动机控制采用转子磁链定向的矢量控制方案,通过速度环和电流环双闭环结构,实现对速度和转矩的实时控制。电流环采用PI调节器,实现简单,并能获得较好的电流跟踪性能。速度环采用PI调节器,能有效地限制动态响应的超调量,加快响应速度。该技术具有启动转矩大,转矩动态响应好的特点,适用于需要带载启动、负载波动范围大的场合,如扎钢机、造纸机、压缩机等。

其他技术特点

  彩色全中文人机界面
  准确的故障定位及记录功能
  单元母线电压、温度显示功能
  运行电压、电流、频率记录可查询

  双回路控制电源供电
  采用变压器次级绕组为备用控制电源,保证系统运行期间安全

  多种控制方式
  可选择本机控制、远控盒控制、DCS控制
  支持MODBUS、PROFIBUS等通讯协议
  频率设定可以现场给定、通讯给定等
  支持频率预设、加减速功能

  具有领先于同行的高功率密度
  单元体积小 ,模块化设计
  整机结构紧凑,占用空间小

  完善的保护机制
  单元包含7种保护,故障后整机仍可运行
  整机包括变频器保护和电机保护

  控制性能高
  内置PID调节器;
  可通过参数设定适应不同现场;输出电流谐波小于2%(额定)

技术规范

产品型号说明

  产品型号说明

  产品外形图

两象限高压变频器

  两象限高压变频器(普通型)
  风光牌JD-BP38/37系列高压变频器以高速DSP为控制核心,采用无速度传感器矢量控制技术、功率单元串联多电平技术,属高-高电压源型变频器,其谐波指标远小于IEE519-1992的谐波国家标准,输入功率因数高,输出波形质量好,不必采用输入谐波滤波器、功率因数补偿装置和输出滤波器;不存在谐波引起的电机附加发热和转矩脉动、噪音、输出dv/dt、共模电压等问题,可以使用普通的异步电机。产品2003年被列为国家重点新产品,高压提升机变频调速系统2005年被列为国家火炬计划项目,获科技部中小企业技术创新基金项目资助。2007年,高压变频器被评为中国名牌产品,是国内高压变频器行业为数不多的两个名牌产品之一。
  风光牌高压变频器由移相变压器,功率单元和控制器组成。高压变频器结构如图1所示。高压变频器前端由一个多绕组的隔离移相变压器供电,6kV变压器次级共有15组付边绕组,采用30脉冲整流,功率单元每相采用低压功率单元串接组成,每相5个功率单元,三相共15个单元。10kV变压器次级共有24组付边绕组,采用48脉冲整流,功率单元每相采用低压功率单元串接组成,每相8个功率单元,三相共24个单元。输入谐波均能满足国家标准GB/T14549—93对电压和电流失真的要求。控制器部分以高速微处理器实现控制以及与子微处理器间进行通信。风光高压变频器采用模块化设计,互换性好、维修简单,噪音低,谐波含量小,不会引起电机的转矩脉动,对电机没有特殊要求。 


  图 1两象限高压变频器(普通型)系统图

  功率单元电路其电路结构如图2示,为基本的交 - 直 - 交单相逆变电路,整流侧为六支二极管实现三相全波整流。逆变侧通过对 IGBT 逆变桥进行正弦 PWM 控制实现逆变。假如某一单元发生故障,该单元的输出端能自动通过软件控制IGBT旁路而整机可正常工作。每个功率单元完全一样,可以互换,这不但调试、维修方便,而且备份也十分经济。


  图2 两象限高压变频器(普通型)功率单元主回路图

 

 

四象限高压变频器

  四象限高压变频器(能量回馈型)
  山东新风光电子公司是国内最早的从事提升机(四象限或者能量回馈型)变频器研究的专业厂家。产品电压等级涵盖从380V到10000V,功率等级几十千瓦到几千千瓦。风光提升机变频器为科技部列入国家火炬计划项目,风光高压提升机变频器填补了单元串联式多电平高压变频器不能四象限运行的国内空白,产品技术具国内领先水平。国家发展和改革委员会发布的国家重点节能技术推广目录(第一批)中,专门介绍了新风光公司的矿山提升机变频调速节电技术。
  风光高压四象限(能量回馈型)变频器采用先进的矢量控制技术,同时,可以根据现场情况采用无旋转编码器的矢量控制,矢量控制与传统的V/F控制最主要的区别是矢量控制可以把把无功电流与有功电流(转矩电流)区分开来,在提升过程中可以根据负载的变化自动调整有功电流使输出力矩达到最佳工作状态,可以输出额定转矩的2.5倍。
  风光JD-BP37/38T型高压四象限(能量回馈型)变频器采用进口IGBT为主控器件,采用先进的矢量控制调速技术,以DSP为控制核心,精心巧妙科学的程序逻辑,以彩色液晶触摸屏为人机对话界面,科学人性化的界面语言,全中文的语言显示,便于操作及查询。风光牌高压四象限(能量回馈型)变频器,即可用于鼠笼式电机也可用于绕线式电机。
  风光6kV/10 kV高压四象限(能量回馈型)变频器,采用若干个低压逆变器功率单元串联的方式实现直接高压输出,移相变压器有18/27组付边绕组,每相分为6/9个功率单元,三相共18/27个单元,采用30~54脉冲整流,输入端的谐波成分远低于国标规定。高压四象限(能量回馈型)变频器系统结构如图1所示,功率单元电路如图2所示。 


  图1 四象限高压变频器(能量回馈型)系统结构


  图2 四象限高压变频器(能量回馈型)功率单元结构

  系统控制器核心由高速32位芯片运算来实现,精心设计的算法可以保证电机达到最优的运行性能。人机界面提供友好的全中文监控和操作界面,同时可以实现远程监控和网络化控制。PLC控制器用于柜体内开关信号的逻辑处理,以及与现场各种操作信号和状态信号的协调,增强了系统的灵活性。控制器及各控制单元板中采用先进的单片机等大规模集成电路和表面焊接技术,系统具有极高的可靠性。
  另外,控制器与功率单元之间采用多通道光纤通讯技术,低压部分和高压部分完全可靠隔离,系统具有极高的安全性,同时具有很好的抗电磁干扰性能,并且各个功率单元的控制电源采用一个独立于高压系统的统一控制器,方便调试、维修、现场培训,增强了系统的可靠性。
  高压四象限(能量回馈型)变频器是整个电控系统的一个核心部分,它具有与电控操作系统相适配的各种接口。它接受操作台电控系统的操作命令,同时它又将运行状态,包括工作频率、电机电流、电源电压、电流及故障信息随时送给电控系统。变频器本身又将工作信号及工作状态自动记录以备查阅,依据用户要求连接打印设备,每班数据打印,形成设备报表。变频器的所有输入、输出接口均进行了隔离,避免对变频器引入干扰。当电机处于负力提升时,变频器实时检测进行能量回馈电网。

 

 

适用领域

  发电领域
  锅炉给水泵  送风机  引风机  凝结水泵
  循环水泵  灰浆泵  压缩机  吸尘风机  增压风机

  石油、石化、天然气领域
  空气压缩机  引风机  管道泵注水泵  输油泵
  给水泵  潜油泵  循环水泵  卤水泵

  煤炭、矿山领域
  提升机  对旋风机  轴流风机  除垢泵  搅拌泵
  除尘风机 泥浆泵  渣浆泵  清水泵  进料泵
  排水泵  介质泵

  冶金领域
  除尘风机  高炉鼓风机  引风机  压缩风机
  制氧压缩机  送风机  给水泵  送水泵  除鳞泵
  SO2风机  冲渣机转炉  电炉  高炉  除垢泵
  煤气压缩机

  水泥、建材领域
  生料研磨引风机  水泥磨风机  分选器风机
  窑炉引风机  窑炉供风机  尾排风机  高温风机
  磨煤机  除尘风机  循环风机  压力送风机

  市政领域
  加压泵  热水循环泵  污水泵  净水泵
  供水泵  引风机  送风机

  轻工、化工领域
  加压泵  压缩机  轴流泵  软水泵
  送水泵  鼓风机  引风机

  其他领域
  风泵试验台  风洞试验装置