高压变频节电系统
一、应用背景：
风机、水泵采用变频调速是我国节能的一项重点推广技术，受到国家政府和企业的普遍重视。《中华人民共和国节约能源法》第39条就明确规定了将此作为通用节能技术加以推广。*、*、电力部对节能都有规定，指出:“要把实现交流电机调速节电作为重点措施，认真推广"。以往推广应用的变频器主要是指低压（380级）变频器，而对于高压（3kV、6kV、10kV）变频器则应用较少。实际上从节能效果上来说，高压变频与低压变频是一样的。所不同的是高压变频投资更大，操作更加复杂。
二、高压变频应用场合
1.火力发电：引风机、送风机、吸尘风机、压缩机、排污泵、锅炉给水泵等
2.冶金：引风机、除尘风机、通风机、泥浆泵、除垢泵等
3. 石油化工：主管道泵、注水泵、循环水泵、锅炉给水泵、电潜泵、卤水泵、引 风机、除垢泵等
4.市政供水：水泵等
5.污水处理：污水泵、净化泵、清水泵等
6.水泥制造：窑炉引风机、压力送风机、冷却器吸尘风机、生料碾磨机、窑炉供气风机、冷却器排风机、分选器风机、主吸尘风机等
三、产品构成
1、 变压器柜
（1） 隔离变压器：副边多绕组输出，为功率单元提供独立的移相电源，可以大大改善网侧的电流波形，降低设备对电网的谐波污染。
（2） 冷却风机：根据不同的功率，配置相应的干式变压器冷却风机。
2、功率单元柜
（1） 控制器：实现空间矢量的PWM控制，信号采集与处理，与单元间光纤通讯，*电气隔离。
（2） 功率单元：功率单元模块化设计，可以互换，便于生产和维护。
（3） 接口板：负责系统的数字和模拟信号处理，满足不同应用场合的要求。
（4） 液晶屏：参数设置、运行记录、故障保存及通讯等功能。为单片机方式，全中文显示，无机械旋转部件，可靠性更高。
3、旁路柜或切换柜（选配）
旁路柜或切换柜开关可根据用户工况要求选用隔离刀闸、真空接触器或两者的组合方式。旁路柜的作用是在变频器退出运行后，将电机投入工频电网运行，保证生产的连续性；切换柜的作用是将变频器输出切换到不同电机。
4、 系统冷却风机 要求风量大，寿命长。 四、产品特性
高压大容量变频器（因6 kV、10 kV电压均属中压范围，上通称该电压等级的变频器为中压变频器，但在国内该电压等级的电机习惯上称为高压电机，与之相配的变频器也就叫高压变频器）是高压交流电机调速驱动装置。变频器采用*的功率单元串联叠波技术、空间矢量控制的正弦波PWM调制方法，新颖的全中文操作界面和高性能IGBT功率器件，可靠性高、性能优越、操作简便。可应用于高压交流电动机驱动的风机、水泵、压缩机类负载的调速、节能、软启动和智能控制等多种场合。
1、高质量电流输入
（1） 输入侧隔离变压器二次绕组经过移相降压，为每个功率单元提供独立的电源，对6 kV而言相当于30脉冲（10 kV为54脉冲）不可控整流输入，消除了大部分由单个功率单元所引起的谐波电流，*抑制了网侧谐波的产生；
（2） 变频器引起的网侧谐波含量满足IEEE Std519-1992和GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》对谐波含量的zui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。正常调速范围内功率因数大于0.95，无需功率因数补偿电容； （3） 减少无功输入，降低供电容量。 2、*的输出性能
单元串联脉宽调制叠波输出，6kV系列每相5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*正弦波，与其它形式高压大容量变频器比较具有以下优点：
（1） 无需输出滤波装置
（2） 可以驱动普通高压电动机，不会增加电机升温，降低电机容量，电机电缆无长度限制
（3） 保护电机绝缘不受dv/dt 应力的损害
（4） 不会因为谐波力矩而降低设备使用寿命
3、友好用户界面
通用变频器用户界面，一共有三个指示灯，左边红灯亮表示变频器已上高压且已正常
待机；绿灯亮表示变频器正在运行，输出有高压电；右边的红灯常亮表示有重故障，变频器需要断开高压，解除故障后才可以继续加高压电，红灯闪亮表示有轻故障，变频器可以继续运行，但需要排除故障。
指示灯下方是一块240×128分辨率的工业级液晶屏，可以显示8行中文，可以完成对变频器的一切操作。通过PRG键完成四种屏显状态，依次切换为系统状态屏、功能设置屏、参数设置屏、故障记录屏。由于本器件无机械旋转部件，*运行稳定可靠，软件升级容易。
4、灵活的控制方式
（1） 本地控制：通过柜门按钮或触摸屏直接控制，为主要控制方式；
（2） 远程I/O控制：通过变频器内置接口板的I/O接口，与远程开关量信号相连，实现远程控制；
（3） 上位控制：隔离RS485接口，采用标准MODBUS通讯规约，可与DCS等上位系统连接，优化协调控制。
5、五种频率给定方式
（1） 通过主界面直接给定
（2） 由模拟信号（0~10V或4~20mA信号）给定
（3） 由上位机通过RS485端口给定
（4） 多档速度给定，适合于周期性变化工况
（5） 闭环运行时，由内置PID通过计算自动给定
6、AVR电压自动调整功能
变频器根据电压反馈，自动调节输出电压，使其不受电网电压和负载变化的影响，保护电机免受因*电压过高而导致的绝缘损伤或磁密过高而引起的铁芯过度发热。
7、PID功能
内置全数字PID，可根据用户要求进行闭环控制，实现恒压、恒流运行
8、限流功能
当变频器输出电流超过设定值，变频器将自动限制电流输出，避免变频器在加减速过程中或因负载突然变化而引起的过流保护，zui大限度减少停机次数。
9、自诊断功能
高压 变频器具有完善的自我诊断能力，在线监控系统状态。故障发生时，变频器自动采取相应保护措施，并保存故障发生的时间、原因、故障点，可帮助维护人员迅速找到故障原因，排除故障。
10、瞬时停电跟踪功能
电网瞬时停电时，变频器控制电机处于发电状态，维持减速运转，若电网恢复正常，变频器立即回复至原运行状态。维持时间100ms，风机负载可达3s。
11、其它特性
（1） 高效率，系统总效率高达95%以上
（2） 控制电源双路供电
（3） 宽广的输入电压范围，更适合国内电网条件
（4） 快速制动功能
（5） 共振频率回避功能
（6） 可根据用户要求作特殊设计
（7） 制动能量回馈功能（需定制）
六、技术原理
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。由于IGBT耐压所限。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。
1、主电路拓扑结构图
6kV系列：一般由15个功率模块组成，每5个功率模块串联成一相，三相Y接。 10kV系列：一般由27个功率模块组成，每9个功率模块串联成一相，三相Y接。 2、电压叠加图
高压变频器每相由多个功率单元串联而成，各个功率单元由隔离变压器的二次线圈分别隔离，移相电源通过改变串联单元数量，可以很方便地得到不同电压等级的输出，而不受功率器件耐压的限制。如额定电压6kV变频器的每相由5个功率单元组成，功率单元额定电压为690V，串联后相电压为3450V（对应线电压为6kV）；额定电压10kV变频器的每项由9个功率单元组成，功率单元额定电压为690V，工作电压为640V。 3．功率单元结构图 高压变频器由多个功率单元串联而成，各个功率单元由输入隔离变压器的二次隔离线圈分别供电。功率单元为交-直-交结构，相当于一个三相输入、单相输出的低压电压源型变频器，所有功率单元在结构以及电气性能上**，维护简单，置换方便。
功率单元通过光纤接收信号，采用空间矢量正弦波脉宽调制（PWM）方式，控制Q1～Q4 IGBT的导通和关断，输出单相脉宽调制波形。每个单元仅有三种可能的输出电压状态，当Q1和Q4导通时，L1和L2的输出电压状态为1；当Q2和Q3导通时，L1和L2的输出电压状态为-1；当Q1和Q2或者Q3和Q4导通时，L1和L2的输出电压状态为0。
五、产品参数
技术参数 | 
