矢量控制高压变频器|INFO

产品构成
变压器柜：
    变压器柜内装有为功率单元提供三相电源的移相变压器。柜门上设有干式变压器温度控制仪，为变压器提供风机控制以及温度告警和过热保护。柜前门内侧装有行程开关，当柜门打开时告警。柜后门装有电磁锁，当高压电进入柜内，电磁锁自动锁死，需用专用的电磁锁钥匙才能打开柜子的后门。
    变压器前面右侧和后面左侧是副边绕组接线区域，与相应的三相电抗器输入电缆连接。输入电源接线在后面上部，直接进入变压器；输入电压检测直接接在变压器输入侧，输入电流检测在变压器的Y接星点电缆上。
单元柜：
    单元柜内安装的功率单元和三相输入电抗器分成三组，每组串联成一相，每相串联6个功率单元和6个电抗器，分前后排列。串联后A1、B1、C1三个功率单元星接，最后三个单元A6、B6、C6输出接高压输出室的接线铜排上。星接电缆上穿有霍尔电流传感器，检测输出电流。
控制室：
    变频器控制系统安装在单元柜的前右面、上部控制室内，从上到下依次为控制器、IO接口板、控制电源系统和柜门上的人机界面系统。
    控制器由三块光纤板，一块信号板，一块主控板和一块电源板组成，各板之间通过母线底板连接。光纤板通过光纤与功率单元传递数据信号，每块光纤板控制一相的所有单元。光纤板周期性向单元发出脉宽调制（PWM）信号或工作模式。单元通过光纤接收其触发指令和状态信号，并在故障时向光纤板发出故障代码信号。信号板采集变频器的输出电压、电流信号和轴编码器信号，并将模拟信号隔离、滤波和量程转换。转换后的信号用于变频器控制、保护，以及提供给主控板数据采集。主控板采用高速单片机，完成对电机控制的所有功能，运用矢量控制方式产生脉宽调制的三相电压指令。通过RS232通讯口与人机界面主控板进行交换数据，提供变频器的状态参数，并接受来人机界面主控板的参数设置。
    IO接口板用于变频器内部开关信号以及现场操作信号和状态信号的逻辑处理，增强了变频器现场应用的灵活性。IO接口板有处理2路模拟量输入和2路模拟量输出的能力，模拟量输入用于处理模拟设置时的设置信号和来自现场的流量、压力等模拟信号，这两路信号通过处理后送到人机界面进行模数转化；模拟输出量是运行频率和输出电流。接口板还对单元柜温度、输入电流和输入电压进行采样，并计算出输入功率。
    控制电源系统包括220V隔离变压器、380V隔离变压器、整流电路，其电源分别来自220V及主电源，整流后为控制系统提供直流电源。
    人机界面为用户提供友好的全中文操作界面，负责信息处理和与外部的通讯联系，可选上位监控实现变频器的网络化控制。人机界面由主控板、液晶显示屏和触摸键盘组成，显示变频器运行参数。通过RS232通讯口与控制器连接，通过RS485通讯口与IO接口板连接，实时监控变频器系统的状态，计算出电流、电压、功率、频率等运行参数和实现故障记录。人机界面下方是“故障复位”按钮及“高压分断”自锁按钮。触摸屏上方有“高压指示”、“运行指示”和“故障指示”。

控制原理
1.控制原理
    HIVERT-YVF采用转子带速度反馈的矢量控制技术。在转子磁场定位坐标下电机定子电流分解成励磁电流与转矩电流。维持励磁电流不变，控制转矩电流也就控制电机转矩。电机转速采用闭环控制。实际运行中给定转速与实际转速的差值通过PID调节生成转矩电流IT。经过矢量变换将IT、IM变换为电机三相给定电流Ia*、Ib*、Ic*，它们与电机运行电流相比较生成三相驱动信号。 

       2.主电路图

    HIVERT-YVF系列高压变频器采用交-直-交直接高压（高-高）方式，主电路开关元件为IGBT。HIVERT-YVF高压变频器采用功率单元串联，叠波升压，充分利用常压变频器的成熟技术，因而具有很高的可靠性。 

3.电源叠加图
    单元串联脉宽调制叠波输出，三相输出Y接，中性点悬浮，得到可变频三相高压电源，6kV系列每相6个单元，10kV系列每相9个单元，大大削弱了输出谐波含量，输出波形几近完美的正弦波驱动电机。下图为6kV和10kV变频器系列的电压叠加示意图。

4.功率单元
    HIVERT-YVF系列产品具备100%定额功率的能量回馈能力。其结构图如下：



    功率单元利用IGBT进行同步整流，同步整流控制器实时检测单元电网输入电压，利用锁相控制技术得到电网输入电压相位，控制整流逆变开关管所构成的相位与电网电压的相位差，便可控制电功率在电网与功率单元之间的流向。逆变相位超前，功率单元将电能回馈给电网，反之电功率由电网注入功率单元。电功率大小与相位差成正比。电功率的大小及流向由单元电压决定，就同步整流而言，整流侧相当于一个稳压电源，与电功率大小及方向相对应的电网与逆变相位差由单元电压与单元整定值之间的偏差通过PID调节生成。
产品特性 
    HIVERT-YVF系列大功率高压变频器是合康电气集团自主研发和生产的高压交流电机调速驱动装置。变频器采用先进的功率单元串联叠波技术、矢量控制技术、有源逆变能量回馈技术、新颖的全中文操作界面，可靠性高、性能优越、操作简便。可应用于需要四象限运行、带能量反馈、动态响应快、低速运行转矩大等场合。
1.高质量电源输入 
    输入侧隔离变压器二次线圈经过移相，为功率单元提供电源，功率单元输入侧为同步整流输入，并且单元输入侧有缓冲电容和电抗器，消除了大部分由单个功率单元所引起的谐波电流，大大抑制了网侧谐波（尤其是低次谐波）的产生。变频器引起的电网谐波电压和谐波电流含量满足IEEE Std 519-1992和GB/T 14549-93《电能质量公用电网谐波》对谐波含量的最严格要求，无需安装输入滤波器并保护周边设备免受谐波干扰。变频器额定输入功率因数大于0.9，无需功率因数补偿。
2.完美的输出性能 
    单元串联脉宽调制叠波输出，6kV系列每相6个单元，大大削弱了输出谐波含量，输出波形几近完美的正弦波，与其他形式的高压大容量变频器比较具有以下优点：
● 无需输出滤波装置
● 可以驱动普通高压异步电动机，而不会增加电机温升，降低电机容量
● 电机电缆无任何长度限制
● 保护电机绝缘不受dv/dt应力的损害
● 不会因为谐波力矩而降低设备使用寿命。
3.友好的用户界面
HIVERT变频器采用全中文LCD显示，面板轻触按钮直接操作。
● 全中文文字表述，易学易用
● 大屏幕显示，可对多组参数进行设置，参数设置为全中文
● 多个运行参数及状态同屏显示
● 可记录保存十个历次故障
4.其他特性
● 高可靠性，高效率，额定工况下，系统总效率高达96%以上，其中变频部分效率大于98%
● 功率单元模块化结构，可以互换，维护简单
● 功率单元光纤通讯控制，完全电气隔离
● 隔离RS485接口，采用MODBUS、PROVIBUS通讯规约
● 具有本地、远程、上位三种控制方式
● 全面的故障监测电路、及时的故障报警保护和准确的故障记录保存

产品参数
1.型号标识说明
比如，HIVERT-YVF06/077代表6kV电压等级，额定输出电流77A（容量800kVA）矢量控制、四象限运行带能量回馈型变频器，用于驱动额定功率不大于630kW的异步电动机。

2.技术参数
型号HIVERT-YVF 06/061 06/077 06/120 10/058 10/092
变频器容量（kVA） 630 800 1250 1000 1600
适配电机功率(kW) 500 630 1000 800 1250
额定输出电流(A) 61 77 120 58 92
重量约（kg） 4750 5100 7300 7000 7500
外型尺寸(W�H�D) 4100�2100�1500 4600�2300�1500
每项串联单元数 6 9
额定输入电压 6kV（－20%~ 10%） 10kV（－20%~ 10%）
输入频率 45Hz~55Hz
调制技术 PWM控制技术、带速度传感器的矢量控制技术
控制电源 220VAC，1kVA
输入功率因<