罗宾康完美无谐波变频器升级调试

1　引言
　　罗宾康两台2000kw 6kv高压变频器自2000年11月安装在德州电厂#4号机组引风机，投入运行五年多，在改善机组运行质量，减少设备维护量，节约电能起到了显著的效果，但由于原高压变频器控制系统是数模混合型控制系统，很多性能不够理想，导致运行人员在风机启动或运行过程中会出现过流等各种故障，造成机组降出力。因此罗宾康公司建议用最新的控制系统对老设备尽行技术改造，以使机组运行更加稳定。

2　改造前系统状况
2.1　变频器铭牌(如表1所示)

2.3　升级前变频器控制系统
　　原控制系统硬件类型为数模混合系统，控制类型为u/f+有速度传感器矢量控制。主控系统由微处理器板、电源接口板、光纤集线器板主连接板(6块)、系统模块板smb、继电器模板、di模板、do模板、ao模块(3块) 、键盘、控制变压器、ups电源等基本组件组成。电源接口板包含一块“背附式”微机板用以监测和控制系统的所有操作。电源接口板和微机板的电源均由电源接口板上的开关电源提供，微处理器、电源接口板以及单元控制、栅驱动板的通讯通过光纤接口板(fohb)完成。光纤接口板上的一个单独开关电源向光纤接口板和主控连接板提供所有电源。

图1　6600kv完美无谐波变频器改造前控制方框图

　　图1的方框图示出变频器原来的控制电路结构。功率单元通过双工光纤以5mb波特率的串行通讯速度接收指令并返回状态信息。每个功率单元上的本地通讯电路为被动的，仅在接收到信息以后才响应并传输相应信息。这些信息由能启动通讯的某一主控板发出。每个主控板有三个通讯通道并控制三个功率单元，每相一个。连到主控板的三个功率单元都有相同的层次号码。＃1控制板控制功率单元a1、b1、c1，而＃2主控板控制功率单元a2、b2、c2，其余依此类推。
主控板插在光纤接口板的母板上，母板可插六个主控板，如图2-1所示，可满足6600v ac变频器。
　　插座板向主控板提供＋5v dc电源以及由晶振产生的时钟信号，这些时钟信号使所有主控板保持同步传输，每10.4ms一次。发送的信息包含11位(2位起始位，8位数据位，1位停止位)，发送时间小于4ms。然后功率单元在另外4ms内作为响应发回一条相似信息，在余下的2.4ms内，主控板检查每个传输是否完成以及进行奇偶校验。如果检测出错误将产生“通讯故障”。
　　每相有6个功率单元，6对载波以30°相位差依次排出。载波与参考信号比较以产生功率单元的pwm(脉宽调制)控制信号。
　　插座板还包含7个数字寄存器，存储变频器的配置信息。这些数据包括:载波需要的相移;被旁路的功率单元;哪一个功率单元被冗余单元取代。插座板采用多路复用技术使得微处理器可顺序检测每个功率单元以进行诊断。

3　改造方案
3.1　性能及技术要求
(1)变频器调速范围0%-100%(即电动机转速0-746r/min);
(2)起动力矩不低于额定力矩;
(3)变频调速装置满足两地操作的要求，即就地操作和远距离操作，包括起停机，故障报警(干接点)，速度设定，速度反馈(4-20ma)标准模拟信号;
(4)欠压可承受-30%(电流超过限定值后，电动机转速会下降);
(5)瞬时失电5个周波不跳闸;
(6)4-20ma转速指令;
(7)输出短路和接地故障保护;
(8)可选失电后自动再起动功能;
(9)转速跟踪再起动;
(10)临界速度可跳过;
(11)用户可调的数字表，可显示速度，电流，电压，功率，用电度数和累计运行时间、报告参数;
(12)故障记录;
(13)故障分析，可指出故障区;
(14)输出频率0-50hz(恒转矩);
(15)加减速时间0.5-3200秒(可根据负载情况设定);
(16)功率单元通过光纤接受和传递信息;
(17)四象限运行;
(18)谐波失真:36 脉冲输入可符合ieee519 1992 国际标准对电流和电压失真最严格的要求;
(19)功率因数:在30%-100%的负载变化情况内达到或超过0.95的电网侧功率因数(变频器+电动机的功率因数高于电动机本身的功率因数);
(20)电动机适应性:变频器输出的移相多重化消除其它常见变频器的脉动转矩引起的机械谐振，正弦波电流输出，谐波含量极低。消除了电动机的谐波发热，可运用于标准感应电动机。提供电动机和变频器的过载保护。极低的共模电压，无须采用高绝缘电动机，可适用标准电动机。无论输出电缆多长，电动机不会受到高压dv/dt应力，对电动机绝缘没有特殊要求;
(21)效率:变频器效率在满载时为97%;
(22)能满足与dcs的通讯协议;
(23)保持原有系统联锁动作关系不变，即: 变频器/电动机/引风机系统故障时联锁跳引风机断路器，送风机断路器，关闭引风机出口风门挡板。所有故障需要引风机停机时直接联锁跳引风机断路器;
(24)变频器设轻、重故障信号送至集控室das报警，重故障信号跳断路器，轻故障信号不跳断路器;
(25)变频器输出转速、电流、频率模拟量信号至集控室das;
(26)变频器的全部故障信号远传至集控室das。
3.2　需改造部件对照表(如表3所示)

4　调试
4.1　上电前检查
　　变频器正确改造、安装完毕，可以进入调试阶段。确认高压、低压电源规格与变频器铭牌是否匹配;确认输入变压器的抽头位置;确认变压器与功率单元柜间所有联线是否正确、紧固;确认所有柜间地线联接完整，系统接地良好;检查所有柜内元件齐全、接线正确，与图纸一致;确认所有用户外接线完整、正确;确认所有电气柜内外清洁，无异物。
4.2　送控制电源
　　确认系统初始化正常；
　　确认电子插件箱(dcr)电源模块输入输出；
　　确认wago电源模块输入输出电压；
　　确认霍尔传感器电源模块输入输出电压；
　　确认wago模块与cpu之间通讯是否建立；
　　确认所有风机转向、保护整定；
　　保存变频器内原始sop，参数设定文件；
　　根据现场条件及用户要求修改变频器参数；
　　下载新的sop文件。
4.3　变压器反送电及功率单元检查
　　将所有相邻的功率单元的t1、t2接线拆开，在b3单元的输入端接一三相调压器。检查其它单元输入电压与b1单元相同；
　　合380v控制电源，确认参数设置正确；
　　将调压器输出调至75vac左右，检查所有功率单元输入端电压是否一致，“充电”指示灯是否点亮；
　　将调压器输出调至230v,检查所有ccb板上“ link on”及“fault”灯是否亮；
　　检查面板显示电压与所加电压是否相符；
　　将调压器输出调至最大，按复位钮，检查单元是否能复位，如能则继续下一步，反之则结束；
　　使变频器处于运行方式，确认所有ccb板上的q1至q4 led点亮。“fault”灯熄灭。
4.4　变频器升压试验(不带电机)
　　恢复所有功率单元接线；
　　确认变频器与用户高压开关连锁关系正确；
　　确认变频器相关参数设置正确；
　　确认进出变频器的高压电缆接线正确，绝缘符合要求；
　　确认安全措施到位；
　送高压电至变频器；
　确认面板高压显示值与实际是否相符；
　　记录进线电压测量值；
　　将速度给定分别设为25％，50％，75％，100％，启动变频器，检查相应的输出电压波形。如图2～图5

图2　ref=25%,vmb(ch1)和vmc(ch2)

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