每 个功率单元结构上完全一致,可以互换,其主电路结构如图 2 示,为基本的交 - 直 - 交双向逆变电路,通过整流桥进行三相全桥方式整流,整流后的给滤波电容充电,确定母线电压,通过对逆变块 B 中的 IGBT 逆变桥进行正弦 PWM 控制实现单相逆变。当电机进入发电状态后,逆变块 B 中的二极管完成续流外,又起全波整流,使能量能够转移到滤波电容中,结果母线电压升高,达到一定程度后,启动逆变块 A ,进行 SPWM 逆变,通过输入电感,返回到移相变压器的次极,通过变压器将能量回馈到电网。
图 2功率单元电路结构
4. 3控制器
控制器核心由高速 DSP 和工控 PC 机协同运算来实现,精心设计的算法可以保证电机达到最优的运行性能。工控 PC 提供友好的全中文 WINOOWS 监控和操作界面,同时可以实现远程监控和网络化控制。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。
5. JD-BP37 型高压提升变频调速器主要技术性能
5.1 高——高电压源型变频器,直接 6KV 输入,直接 6KV 输出,
无须任何输出变压器或滤波器,适配于普通高压电动机,对电机、电缆绝缘无损害。
5.2 输入功率因数高,电流谐波小,无须功率因数补偿、谐波抑制装置。
5.3 单元电路模块化设计,维护简单,互换性好。
5.4 输出阶梯正弦 PWM 波形。
5.5 可提供 2 倍以上的启动转矩。
5.6 可提供直流制动 、回馈制动等多种制动方式。
5. 7可满足电动机的四象限工作要求。
5.8 高压主回路与控制器之间为光纤连接,强弱电隔离,安全可靠。
5.9 完善的故障检测,精确的故障保护及准确的定位显示和报警。
5.10 内置 PLC ,易于改变控制逻辑关系,可灵活选择现场控制 / 远程控制,适应现场多变需求。
5.11 采用载波移相控制技术,大大抑制了输出电压的谐波成分,保证输出波形是完美正弦波。
5.12 控制电源与高压电相互独立,无高压可以检测变频器输出,便于现场调试以及培训操作人员,便于维护。
5.13 采用准优化 SPWM 调制技术,电压利用率高。
5.14 功率单元经 24 小时高温老化、 150 %负载试验,可靠性高。
5.15 中文 WINOOWs 操作界面,彩色液晶触摸屏操作。用户操作监控系统界面十分友好和完善,系统包括上位机(商用 PC 机)、下位机(工控机)、单片机。其中单片机给用户提供一个 4 位 LED 数码显示屏和一个 12 键的小键盘操作平台,可对变频器进行全部操作,包括参数设置和各种运行指令。工控机用触摸屏和通用键盘给用户提供操作平台,其功能更齐全,包括参数设定、功能设定、运行操作、运行数据打印、故障查询等等。上位机(商用 PC 机)放在总控室,可对多台变频器进行遥测、遥控。若只有一台变频器,上位机可省,或让客户自定。
5.16 可接收和输出多路工业标准信号。
5.17 可打印输出运行报表 。
6 . 基本控制要求
6 . 1 直流制动
本提升机用变频器,直流制动对提升系统的安全运行起到重要作用,当重车在中间停车时, PLC 检测到停机信号后给控制器发出一信号,让提升机由高速平滑地降到低速,然后由控制器发出直流制动信号,使提升机停止,待 PLC 检测到机械制动起作用的信号后, PLC 发出信号让控制器去掉直流制动信号,使提升机靠机械抱闸一类的装置起作用。启动时,先对提升机施加一直流制动信号, PLC 检测到机械抱闸信号后发出信号给控制器去掉直流制动信号,然后由控制器加上启动电压让提升机开始转动。
6 . 2 运行速度的控制
为了减少运行过程中的机械冲击,在提升机启动和停止过程中,做到加速度连续,因不同的频率,对应不同的加减速速率,在本装置的控制中,将不同频率时的加减速速率规划成一个表格,运行中用查表的方法确定对应频率时的加减速速率,使提升机平滑运行,减少机械冲击。
6 . 3 自动限速保护
在运行到终点时,由限速开关给出减速信号, PLC 检测到减速信号后发送给控制器,由控制器启动自动减速程序,使工作频率按设定要求逐步变为低速运行。提升机带有测速发电机,当测速发电机给出超速信号, PLC 检测该信号发送给控制器,进入自动减速运行。
6 . 4 再生能量处理
再生能量通过功率单元来处理,见图 3 示:
图 3 单元控制框图
电机处于发电状态,功率单元母线电压 Vbus 升高,当母线电压超过电网电压的 1.1 倍时, CPU 根据比较器和相位检测的结果输出六路 SPWM 波形,使逆变块 A 中的 IGBT 工作,通过输入电感,电动机的再生能量最后通过移相变压器回馈到电网。
7.变频调速系统对原调速系统的改造
为了确保安全可靠,让变频调速系统与原调速系统并存,互为备用,随时可以切换。同时为了让操作者不改变操作习惯,工、变频系统都用原操作机构操作,如图4所示:
图4工、变频系统切换控制
8 . 现场应用情况及运行效果
设备改造工程于 2005 年 4 月调试成功 。 使用变频器后有以下优点:
8 . 1 变频系统无需原电控调速用的交流接触器及调速电阻,提高了系统的可靠性,改善了操作人员的工作环境,使噪音及室温降低。
8 . 2 调速连续方便,连续平滑调节。
8 . 3 实现了低频低压的软起动和软停止,使运行更加平稳,机械冲击小,避免了掉道现象 。