SM150中壓變頻器在大功率測試系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、sm150sm150 中壓變頻器在大功率測試系統(tǒng)中中壓變頻器在大功率測試系統(tǒng)中的應(yīng)用的應(yīng)用摘要：近年來，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展和進(jìn)步，各類大功率的設(shè)備越來越多，德國西門子公司推出的 sm150 中壓變頻器具有非常多的優(yōu)點(diǎn)，其現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于各類系統(tǒng)當(dāng)中。文章首先對 sm150 中壓變頻器進(jìn)行簡介，并在此基礎(chǔ)上對大功率測試系統(tǒng)中的 sm150 中壓變頻器的具體應(yīng)用進(jìn)行研究。關(guān)鍵詞：sm150；中壓變頻器；大功率測試：td634 ：a ：1009-2374（2013）13-0046-021 sm150 中壓變頻器簡介sm150 系列變頻器是德國西門子公司的主推產(chǎn)品，該系列變頻器的成功推出，使

2、2.37.2kv 大功率中壓變頻調(diào)速裝置獲得高動態(tài)性能變?yōu)榭赡?，其能夠?qū)?9000rpm 范圍內(nèi)的傳動速度進(jìn)行精準(zhǔn)控制。同時，該系列變頻器還能對線路供電進(jìn)行再生反饋，而且還能用作帶 igct 半導(dǎo)體器件電機(jī)驅(qū)動裝置的中壓驅(qū)動，它的傳動控制功能具體包括以下幾項：矢量控制、傳動順序控制、速度控制、同步電機(jī)勵磁控制、軸定位控制、波形監(jiān)視、電機(jī)冷卻與潤滑以及軸瓦溫控等等。sm150 中壓變頻器的整流與逆變的功率元件采用的是相同的設(shè)計，兩者的硬件結(jié)構(gòu)基本一致，全部都是采用獨(dú)立的水冷單元完成系統(tǒng)的冷卻，以此來降低系統(tǒng)運(yùn)行過程中的噪音和溫度。sm150 變頻器自帶有源前端，并且還能以四象限運(yùn)行，其結(jié)構(gòu)為中點(diǎn)

3、鉗位的三電平，該變頻器的控制核心為 d445 控制器，單臺最大功率為 10mva，3 臺并聯(lián)可以組成 28mva 的逆變器。此外，sm150 變頻器還可以構(gòu)成公共直流母線帶若干個逆變器的系統(tǒng)。sm150 變頻器的整流與逆變單元全部都是由相模塊構(gòu)成，每個模塊由 4 塊 igct 組成，其中整流單元自帶有源前端，水冷單元則是由泵系統(tǒng)、去離子和熱交換裝置構(gòu)成，控制單元由d445 組成。下面簡要介紹一下 sm150 中壓變頻器的功能特點(diǎn)：其一，sm150 具有非常靈活的電機(jī)保護(hù)功能。其允許電機(jī)在過載情況 115%的條件下長期運(yùn)行，當(dāng)電機(jī)過載達(dá)到 225%以上時，能夠運(yùn)行 60 秒，過載超過 250%時

4、，則可以運(yùn)行 20 秒，一旦電機(jī)過載超出 275%便會自行速斷，以此來保護(hù)電機(jī)不受損壞；其二，控制性能。sm150 變頻器的這一性能主要是針對同步電動機(jī)而言的，當(dāng)存在速度反饋時，其最大輸出功率可達(dá) 90hz，控制精度則能夠達(dá)到0.01%，弱磁調(diào)速范圍是14，力矩控制精度為2%；其三，功率因素可調(diào)。sm150 變頻器的變換效率能夠達(dá)到 0.99，igct 的開關(guān)頻率較低，僅為 200hz，其功率相對較小。2 大功率測試系統(tǒng)中 sm150 中壓變頻器的具體應(yīng)用對于大功率測試系統(tǒng)而言，其設(shè)計的基本原則是應(yīng)當(dāng)滿足相應(yīng)的測試需求，為了便于本文研究，下面以某大功率齒輪箱的出廠測試為依托，對 sm150 中

5、壓變頻器在其測試系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行介紹。2.1 測試系統(tǒng)的構(gòu)成該測試系統(tǒng)主要由以下五個部分構(gòu)成：（1）整流變壓器。其為 s1 連續(xù)工作制，整體容量為 7750kva，連接組別為 dy5，電壓等級為 10kv/3.3kv。（2）變頻器。該測試系統(tǒng)的變頻器采用的是 sm150 中壓變頻器，其具有如下優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計緊湊、組態(tài)靈活，便于工廠集成的實(shí)現(xiàn)；操作界面友好、簡單，方便操作人員對系統(tǒng)進(jìn)行控制；變頻器能夠在需要維護(hù)時自動發(fā)出信號，有效確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行；變頻器采用的 igct 技術(shù)和無保險設(shè)計，既堅固又可靠；變頻器自帶的標(biāo)配接口能夠與自動化系統(tǒng)相連接；電源部分的創(chuàng)新性設(shè)計更加便于維修；柜門上的操作面

6、板能夠顯示實(shí)際運(yùn)行工況和設(shè)定相關(guān)參數(shù)，并且還能對故障發(fā)出告警顯示。（3）交流變頻電機(jī)。為滿足該大功率測試系統(tǒng)的需要，交流變頻電機(jī)的額定輸出功率設(shè)定為 20mw，轉(zhuǎn)速為 996prm，不但能夠正轉(zhuǎn)而且還能反轉(zhuǎn)，同時電機(jī)為s1 工作制，冷卻方式水冷。冷卻水系統(tǒng)由熱交換裝置與冷卻水循環(huán)泵組成，主要負(fù)責(zé)對變頻器進(jìn)行冷卻。（4）plc。測試系統(tǒng)的主控采用的是 s7-300 系列 plc，并配以工業(yè)以太網(wǎng)接口模塊，能夠通過 can 對控制器進(jìn)行編程及調(diào)試。（5）人機(jī)界面。測試系統(tǒng)的人機(jī)交互界面是其重要的組成部分之一，在操作面板上能夠?qū)崿F(xiàn)快速維修和本地操作兩種模式，在工控機(jī)上則能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制。利用人機(jī)交互

7、界面能夠非常方便地對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，具體包括輸入設(shè)定值、實(shí)際值輸出以及系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)時監(jiān)控等。2.2 sm150 變頻器驅(qū)動功能驅(qū)動系統(tǒng)主要由以下幾個部分構(gòu)成：整流變壓器、整流單元、隔離開關(guān)柜、變頻器水冷系統(tǒng)、逆變單元和變頻電機(jī)等等。具體模塊如下：整流模塊、逆變模塊、控制單元、操作單元。sm150 變頻器具有本地、維修和遠(yuǎn)程操控三種模式，借助 plc 柜面上的開關(guān)能夠進(jìn)行模式切換，其中維修模式主要負(fù)責(zé)對變頻器系統(tǒng)的檢查，包括變頻器、變壓器、電機(jī)的風(fēng)機(jī)啟停、冷卻系統(tǒng)啟停等功能；本地模式通過 can 總線與 d445 進(jìn)行通訊，以此來實(shí)現(xiàn)對測試系統(tǒng)的啟停等操作；遠(yuǎn)程控制模式采用的是工控機(jī)，并通過以太網(wǎng)與

8、 d445 進(jìn)行通訊，對系統(tǒng)啟停進(jìn)行操作。sm150 變頻器是由 3 個獨(dú)立的整流單元構(gòu)成的，每個單元分別對自身的母線進(jìn)行控制，并使其維持在 4800v 左右，而 3 個逆變單元則是通過 d445 進(jìn)行同一控制，igct 的觸發(fā)信號是利用光纖進(jìn)行傳輸，進(jìn)而確保了 3 個逆變?nèi)g的輸出電流同相位。sm150 變頻器具有以下保護(hù)功能：電機(jī)繞組溫度異常保護(hù)、變壓器溫度異常保護(hù)、igct 單元溫度異常保護(hù)等。整個變頻器系統(tǒng)具有故障分析和記錄功能，并且還具備過電壓、欠電壓、過電流、過載、接地短路等故障保護(hù)功能，相關(guān)的故障報警信息通過 can 總線傳輸至上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲。3 結(jié)語綜上所述，由于 sm150 中壓變頻器采用的是 d445，其在功能上更加靈活，整個系統(tǒng)具有運(yùn)行穩(wěn)定性高、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，它的模塊化設(shè)計理念為維護(hù)與維修提供了方便，用戶只需要按照自身的需求進(jìn)行合理應(yīng)用，便可以節(jié)省大量的維護(hù)時間和成本。參考文獻(xiàn)1 徐捷爽.全新構(gòu)架的中大功率分立器件測試系統(tǒng)的研制j.中國集成電路，2010，（10）.2 于恩波，盧楠，孫占功.探討振蕩波測試系統(tǒng)在電纜局部放電測試及定位中的應(yīng)用a.山東電機(jī)工程學(xué)會第十二屆優(yōu)秀論文匯編c.2011.3 安明.基于負(fù)載牽引法的微波大功率自動調(diào)配器的控制軟件的研究及其應(yīng)用d.西安電子科技