北京利德華福電氣技術(shù)有限公司HARVESTA高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)綜述

PAGEPAGE24北京利德華福電氣技術(shù)有限公司HARVEST-A高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)綜述1．HARSVERT系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的性能利德華福HARSVERT系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，以高可靠性、易操作、高性能為設計目標,滿足用戶對于電力行業(yè)中風機、水泵類機械調(diào)速節(jié)能、改善生產(chǎn)工藝的迫切需要。本調(diào)速系統(tǒng)適配各種通用三相異步電機.利德華福HARSVERT系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)采用全數(shù)字化微機控制、新型IGBT功率器件，實現(xiàn)控制更準確，滿足調(diào)速精度更高的應用場合。2．HARSVERT系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)方案2。1系統(tǒng)原理利德華福HARSVERT—A系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，以高可靠性、易操作、高性能為設計目標，滿足用戶對于風機、泵類機械調(diào)速節(jié)能、改善生產(chǎn)工藝的迫切需要；為了最大限度的縮短高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)安裝和改造的施工周期，系統(tǒng)采用了一體化設計的理念,包括變壓器柜、功率柜、控制柜、（高壓開關(guān)柜或旁路柜可選）等所有部件及內(nèi)部連線，用戶只須連接高壓輸入、高壓輸出、低壓控制電源和控制信號線即可。在先進的生產(chǎn)和管理環(huán)境中，整套系統(tǒng)在出廠前已進行整體測試,確保每一臺出廠設備的質(zhì)量和性能。為了適用改造項目的需要和降低新建項目的投入，高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中的每一個功能部件可以分步進行安裝,確保了高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)不會在運輸和安裝過程中出現(xiàn)意外，方便的前后維護方式、靈活多樣的散熱方式、高性能的重要進口元器件、先進的生產(chǎn)工藝大大的降低了高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)對現(xiàn)場環(huán)境的要求。單元串聯(lián)多電平拓撲結(jié)構(gòu)（CMSL)：2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)HARSVERT系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)本體由變壓器柜、功率柜及控制柜組成.下圖為高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)示意圖:2。3下面分述高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)幾大主要構(gòu)成部分及其特點：2.3.1變壓器柜輸入移相變壓器的作用是將輸入的高壓工頻電變換成為多組彼此間相互絕緣、電位獨立的低壓工頻電輸出，并分別送到各個變頻單元中，各變頻單元將輸入的各組低壓交流電分別經(jīng)整流濾波變換成直流電然后再逆變成單相交流電。為了確保整個高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不會因為變壓器的故障而受到影響，控制系統(tǒng)為變壓器提供了相應的測量和保護項目:1）變壓器配封閉強迫風冷系統(tǒng)，特點:風量大、能耗小、噪聲低、外形美觀、安裝簡便、運行可靠，通過該系統(tǒng)，操作人員可隨時了解變壓器運行溫度，還可以設定控制器溫度轉(zhuǎn)折點，超溫報警,超溫跳閘等。2）溫度保護采用三路巡檢溫度控制器，可以輸出溫度輕度過溫和嚴重過熱保護。具有就地和遠方超溫報警功能。溫度控制原理示意圖如下：3）變壓器柜內(nèi)裝設了電壓、電流檢測器件，我公司的高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)把相關(guān)電壓檢測融入到了功率柜的功率單元中，極大限度的減少了日常維護的工作量和縮小了整個設備的體積.變壓器輸入側(cè)電壓、電流檢測原理如下圖:變壓器柜內(nèi)部分主要元器件安裝位置如下圖：2.3。2功率柜功率柜是HARSVERT系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中非常重要的執(zhí)行部件,我公司先進的設計思路在功率柜中得到了充分的體現(xiàn)，為了使系統(tǒng)能夠長期安全穩(wěn)定的運行，公司在功率柜中每一個器件的選用上都非常慎重,在將良好的設計思路轉(zhuǎn)換為實際產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝上，也投入了巨大的精力，從而奠定了產(chǎn)品具有優(yōu)良性能的堅實基礎(chǔ),通過閱讀下面的資料或今后實際的使用體會，會更深刻的了解HARSVERT系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)異性能。下面分別從結(jié)構(gòu)、功能原理、保護等方面具體闡述功率柜的基本特點：1）采用功率單元模塊化的設計理念，每一個功率單元可以從機架上非常方便的抽出,移動和更換,所有功率單元是完全一致的,如果某一單元由于故障而不能正常工作，可以在允許設備退出的時間用備用單元將其替換，更換一個單元的時間只需5分鐘，無須專用工具。單個功率單元實物如圖：2）采用成熟的逆變技術(shù)，功率柜中每個功率單元分別由輸入變壓器的一組副邊供電，功率單元之間及變壓器二次繞組之間相互絕緣，二次繞組采用延邊三角形接法,實現(xiàn)多重化，以達到降低輸入諧波電流的目的。每個功率單元直接使用大功率功率器件，器件不必串聯(lián)，不存在器件串聯(lián)引起的均壓問題，結(jié)構(gòu)上完全一致，可以互換，系統(tǒng)為基本的單相逆變電路，整流側(cè)為二極管三相全橋，IGBT逆變橋的控制方式為PWM控制。功率單元原理如下圖：功率單元中的主要元器件均采用進口優(yōu)質(zhì)品牌，大批量的生產(chǎn)保證了生產(chǎn)所用的元器件可以從外國廠家或大的貿(mào)易代理商直接定貨,在器件采購管理上以及進口渠道上，保證器件的質(zhì)量。所有的板級產(chǎn)品為我公司自行開發(fā)和生產(chǎn)，大批量的生產(chǎn)保證了所有的板級產(chǎn)品（每批次上百片)可以采用先進的機器焊接技術(shù)來生產(chǎn)，使得產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性有了保證，用戶也永遠不用擔心備件會停產(chǎn)和供貨周期。單元輸出的PWM波形如下圖：3）采用單元串聯(lián)多電平技術(shù),根據(jù)電壓等級不同采用級數(shù)不同的解決方案，通過每個單元的U、V輸出端子相互串接而成星型接法給電機供電，通過對每個單元的PWM波形進行重組,得到非常好的PWM波形，dv/dt小，可減少對電纜和電機的絕緣損壞，無須輸出濾波器就可以輸出電纜長度很長，電機不需要降額使用,可直接用于舊設備的改造；同時，電機的諧波損耗大大減少，消除了由此引起的機械振動，減小了軸承和葉輪的機械力。高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)輸出的相電壓階梯PWM波形如下圖:功率柜正面視圖：2。3。3控制柜控制柜是整個高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心,變頻調(diào)速系統(tǒng)的所有功能都基于先進的控制理念才得以實現(xiàn),控制器精心設計的算法可以保證電機達到最優(yōu)的運行性能。人機界面提供友好的全中文WINCE監(jiān)控和操作界面，同時可以實現(xiàn)遠程監(jiān)控和網(wǎng)絡化控制?？刂破鬟€包括一臺內(nèi)置的PLC，用于柜體內(nèi)開關(guān)信號的邏輯處理，以及與現(xiàn)場各種操作信號和狀態(tài)信號（支持DCS硬連接/RS485/Profibus/Modbus/以太網(wǎng)等）的協(xié)調(diào)，并且可以根據(jù)用戶的需要擴展控制開關(guān)量，增強了系統(tǒng)的靈活性.控制器結(jié)構(gòu)上采用VME標準箱體結(jié)構(gòu),各控制單元板采用FPGA、CPLD等大規(guī)模集成電路和表面焊接技術(shù)，系統(tǒng)具有極高的可靠性?？刂破髋c功率單元之間采用光纖通訊技術(shù)，低壓部分和高壓部分完全可靠隔離，系統(tǒng)具有極高的安全性，同時具有很好的抗電磁干擾性能。采用溫度檢測模塊可以隨時監(jiān)控高壓變頻器各個部位溫度。變頻器控制系統(tǒng)各部件間的相互連接關(guān)系如下圖：控制柜內(nèi)部元件采用DIN導軌安裝，柜內(nèi)元器件的布置充分考慮了散熱要求、相互之間的間隔距離、整齊美觀以及方便檢修等因素；所有布線都充分考慮電磁兼容的要求，信號線與電源線分開布置，保證安全的運行，我公司并于2004年年初通過電子工業(yè)安全與電磁兼容檢測中心的權(quán)威認證,各項抗干擾度試驗均滿足相關(guān)標準的要求?？刂乒竦闹饕攸c和相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下所述：1）控制柜內(nèi)所有元器件的正常工作離不開控制電源,我公司的產(chǎn)品充分考慮到了電源對于整個系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要性,首先考慮到了多路、多種電源供電,供電方式靈活、安全、可靠,我公司技術(shù)人員，可以根據(jù)用戶現(xiàn)場的實際情況,為變頻系統(tǒng)設計最適合用戶的電源接口,主要提供的供電種類有以下幾種:一路交流供電、一路直流供電、雙路交流供電、一路交流+一路直流供電，另外我公司的每一套變頻調(diào)速系統(tǒng)都配置了UPS不間斷電源，性能優(yōu)良、運行穩(wěn)定。即使在雙路電源出現(xiàn)故障時，使控制系統(tǒng)能繼續(xù)運行30分鐘。2）我公司的變頻調(diào)速系統(tǒng)用于處理各種柜內(nèi)開關(guān)量邏輯信號、用戶控制系統(tǒng)信號、現(xiàn)場各種狀態(tài)信號的控制器選用了西門子的PLC系統(tǒng)。經(jīng)過多年的使用經(jīng)驗,我公司工程技術(shù)人員已經(jīng)全面熟悉并掌握了這些功能如何在我們的產(chǎn)品中毫無保留的應用，前面所有的功能已經(jīng)充分的融入到高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中，也正是基于如此性能優(yōu)良的產(chǎn)品,我公司變頻調(diào)速系統(tǒng)具有了非常強大的與現(xiàn)場控制系統(tǒng)接口和通訊的能力，下面是標準的變頻調(diào)速系統(tǒng)的接口情況和支持的通訊協(xié)議(請參考），同時還可以根據(jù)用戶的需求進行擴展。（1）高壓變頻器的控制系統(tǒng)標準接口圖如下(供用戶參考）：(2）變頻器與現(xiàn)場控制系統(tǒng)的通訊變頻器控制系統(tǒng)可編程控制器采用高可靠性的西門子PLC，模擬量信號為4～20mA，4路輸入2路輸出，開關(guān)量的輸入和輸出接點全部為無源接點，24點輸入16點輸出,接受現(xiàn)場控制系統(tǒng)的控制信號，支持RS485、Modbus—RTU、Profibus—DP、TCP/IP、DeviceNet等通訊方式（具體通訊方式可在技術(shù)協(xié)議中明確），并反饋變頻裝置的主要狀態(tài)信號和故障報警信號，實現(xiàn)與現(xiàn)場控制系統(tǒng)的閉環(huán)控制。此外，可以根據(jù)用戶的需要擴展控制開關(guān)量，增強了系統(tǒng)的靈活性.開關(guān)量的輸入和輸出、模擬量的輸入和輸出均有一定的備用.變頻裝置I/O可根據(jù)用戶的要求進行參數(shù)化。3)為了極大方便用戶的操作、維護，我公司的產(chǎn)品已經(jīng)將所有的操作和指示，集中到控制柜的人機界面上，現(xiàn)場的操作員可以經(jīng)過簡短的培訓，就可以熟練的掌握如何使用調(diào)速系統(tǒng)，直觀的故障顯示功能，可以方便的告訴使用人員變頻器的當前故障，結(jié)合公司的技術(shù)手冊，可以迅速排除常見的故障，即使遇到無法解決的問題也不必擔心，我公司在全國多個大中城市均設有辦事處，最優(yōu)秀的工程技術(shù)人員遍布全國各地。我公司選用的人機界面是一套以低功耗CPUARM—2440為核心（主頻400MHz)的高性能一體化機。該產(chǎn)品設計采用了高亮度TFT液晶顯示屏（分辨率640×480)，四線電阻式觸摸屏（分辨率1024×768），以及具有電磁屏蔽性好、美觀堅固的全鋼結(jié)構(gòu)外殼，同時還預裝微軟實時多任務操作系統(tǒng)WinCE.net(中文版）,它提供友好的全中文操作界面。在操作系統(tǒng)中配置了用戶權(quán)限設置,針對于不同的操作人員，可以設定不同操作權(quán)限，對于全部參數(shù)只有熟悉現(xiàn)場設備和調(diào)速系統(tǒng)的管理員或系統(tǒng)員可以操作，具體的操作方法在公司的培訓和使用手冊中均可以了解到。人機界面可以實現(xiàn)遠程監(jiān)控和網(wǎng)絡化控制，并且用戶可以現(xiàn)場設定現(xiàn)實參數(shù)及控制邏輯，它的本機啟動界面和控制界面見下：本機啟動界面本機控制界面4)控制器結(jié)構(gòu)上采用VME標準箱體結(jié)構(gòu),各控制單元板采用FPGA、CPLD等大規(guī)模集成電路和表面焊接技術(shù)，系統(tǒng)具有極高的可靠性。5）為了實現(xiàn)用戶的多元化要求，考慮不同的控制對象、不同的用戶接口、以及不同的用戶邏輯而設計了高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)配置工具，可以利用該工具根據(jù)用戶的要求對高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的現(xiàn)場參數(shù)進行配置，來讓調(diào)速系統(tǒng)和現(xiàn)場完美結(jié)合，從而發(fā)揮系統(tǒng)的最大功效。相關(guān)參考界面演示如下：系統(tǒng)配置實用工具界面變頻器主要功能設定界面控制柜內(nèi)部分元件參考安裝位置（以標準控制柜為例）如圖所示:3．HARSVERT系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢3。1核心競爭優(yōu)勢2007年，HARSVERT系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)被授予“中國品牌產(chǎn)品”稱號，利德華福公司亦是中國高壓變頻領(lǐng)航企業(yè)。其市場不但已遍布全國，同時還遠銷朝鮮、俄羅斯、印度、哈沙克斯坦、阿曼等國家.多次獲得“中國最佳高壓變頻品牌”、“最佳新產(chǎn)品”等多項殊榮.北京利德華福電氣技術(shù)有限公司從2000年推出第一臺HARSVERT—A變頻器樣機到2009年8月，業(yè)績已超過3000多臺。HARSVERT系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)采用直接“高-高”變換形式，為單元串聯(lián)多電平拓撲結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)由多組功率模塊串聯(lián)而成，其諧波指標直接滿足IEEE519—1992的諧波抑制標準,輸入功率因數(shù)高，不必采用輸入諧波濾波器和功率因數(shù)補償裝置；輸出波形質(zhì)量好,不存在諧波引起的電機附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動、噪音、輸出dv/dt、共模電壓等問題，不必加輸出濾波器，就可以使用普通的異步電機。相比而言，HARSVERT系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)具有如下核心競爭優(yōu)勢:無速度傳感器矢量控制——讓控制更精準利德華福變頻器可采用無速度傳感器矢量控制的高性能高壓變頻調(diào)速產(chǎn)品，在高性能控制器硬件平臺上,結(jié)合先進的實用化的矢量控制技術(shù)，將異步電機的控制性能提高到一個新的高度。傳統(tǒng)的V/F控制精度不高，響應不夠及時，往往無法滿足低速大轉(zhuǎn)矩負載或重載啟動的電機。采用了無速度傳感器矢量控制的變頻器僅需對三相電壓、兩相電流進行檢測，即可根據(jù)預先自動測定的電機模型，進行異步電動機的磁通和轉(zhuǎn)矩解耦控制，實現(xiàn)低速大轉(zhuǎn)矩負載啟動和運行。矢量控制，在國外多稱為磁場定向控制(FieldOrientationControl)，其核心思想是,以電機磁場為坐標軸基準方向，通過坐標變換的方法，實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)矩和磁通的解耦控制。目前，無速度傳感器矢量控制產(chǎn)品調(diào)速范圍寬，穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速精度高，動態(tài)轉(zhuǎn)矩響應時間小，啟動轉(zhuǎn)矩大，性能指標基本達到國際先進水平。采用無速度傳感器矢量控制的高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)具有以下功能：電機參數(shù)自動整定要實現(xiàn)矢量控制，需要檢測電機的定轉(zhuǎn)子電阻電感參數(shù)。HARSVERT系列變頻器可對異步電機自動進行電機學堵轉(zhuǎn)試驗和空載試驗,實現(xiàn)電機參數(shù)的自動整定。高壓掉電恢復自動重啟在某些用戶場合，給變頻器供電的高壓電網(wǎng)可能會發(fā)生短時電壓跌落或缺失，為了盡可能不影響正常生產(chǎn)，在設定時間內(nèi)(系統(tǒng)默認：20秒）高壓掉電恢復，HARSVERT系列產(chǎn)品能自動快速識別并跟蹤當前電機轉(zhuǎn)速，恢復正常運行。如果掉電超過設定時限,變頻器自動進入待機狀態(tài)。旋轉(zhuǎn)啟動如果電機被負載拖動仍在旋轉(zhuǎn)甚至反轉(zhuǎn),變頻器能識別跟蹤電機轉(zhuǎn)速并拖動負載到設定頻率運行.同步電機變頻調(diào)速及自動勵磁控制功能HARSVERT系列變頻器可用于同步電機調(diào)速，并具有輸出功率因數(shù)閉環(huán)控制功能,能自動調(diào)節(jié)勵磁電流，使同步電機運行在用戶設定的功率因數(shù).多達十級功率單元串聯(lián)根據(jù)需要，HARSVERT系列變頻器可實現(xiàn)4～10級功率單元串聯(lián)，電壓等級覆蓋3~11千伏，驅(qū)動電機的功率等級可達5000kW。系統(tǒng)狀態(tài)變量的實時顯示和監(jiān)控包括：輸入側(cè)和輸出側(cè)的電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)，電機轉(zhuǎn)速，多點溫度指示，變頻器狀態(tài)，等等.除了顯示常用的電壓、電流、功率溫度等參數(shù)以外，監(jiān)控界面還具有軟件示波器功能，可供現(xiàn)場調(diào)試和監(jiān)控使用。具有完善的電機和變頻器保護功能,盡量保證設備連續(xù)可靠運行歷史記錄，包括故障報警記錄、操作事件記錄超強的抗電網(wǎng)波動能力HARSVERT—A變頻器按照我國的電網(wǎng)情況進行設計,承受電壓波動的能力可以到-35%～+15％電網(wǎng)電壓波動時變頻器維持運行，不停機。國內(nèi)的眾多企業(yè)中往往裝備多條生產(chǎn)線,每條生產(chǎn)線均有幾臺主要輔機設備構(gòu)成,這些輔機都掛在相同或不同的電源母線上.每當有大容量輔機（如磨煤機等）或同一母線下多臺輔機群啟動時,電源母線電壓都有較大的降落（超過—15%），會影響同一母線上其他設備的正常運行。針對生產(chǎn)企業(yè)負荷波動大的這種工況，HARSVERT系列高壓變頻器進行了特殊設計,大幅度提高了其抗電網(wǎng)波動的能力，做到電壓波動在±10%以內(nèi)時,變頻器可以維持滿額輸出；電網(wǎng)電壓降落在—35％以內(nèi)時,變頻器都短時降額運行,若電網(wǎng)電壓低于65％額定電壓時,頻器開始降低輸出頻率。如果6秒鐘之內(nèi)，電網(wǎng)恢復正常，則重新按照設定的加速時間,加速到當前設定的頻率。如果電網(wǎng)在6秒鐘過后，沒有恢復正常，則變頻器處于待機狀態(tài)，等電網(wǎng)電壓在設定時間內(nèi)（系統(tǒng)默認：20秒）恢復正常，變頻器可自行啟動，系統(tǒng)可自動搜索電機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)無沖擊再啟動,恢復到原來的工作狀態(tài)。變頻器來電自啟動功能當電網(wǎng)電壓低于65％額定電壓時，頻器開始降低輸出頻率。如果6秒鐘之內(nèi)，電網(wǎng)恢復正常，則重新按照設定的加速時間，加速到當前設定的頻率。如果電網(wǎng)在6秒鐘過后，沒有恢復正常,則變頻器處于待機狀態(tài)，等電網(wǎng)電壓在設定時間內(nèi)（系統(tǒng)默認:20秒）恢復正常,變頻器可自行啟動，系統(tǒng)可自動搜索電機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)無沖擊再啟動，恢復到原來的工作狀態(tài)。旋轉(zhuǎn)中再啟動功能為了適應國內(nèi)電網(wǎng)波動大，現(xiàn)場主動力電源母線段切換的要求，系統(tǒng)提供旋轉(zhuǎn)中再啟動功能。在啟動旋轉(zhuǎn)中的電機時,變頻器可自動搜索跟蹤電動機轉(zhuǎn)速按照設定加減速時間恢復正常運行狀態(tài)（即轉(zhuǎn)速跟蹤技術(shù)),保證機組安全運行不跳閘.在現(xiàn)場主動力電源母線段切換過程中，系統(tǒng)自動識別網(wǎng)側(cè)電壓變化，系統(tǒng)保護不停機；待電網(wǎng)電壓恢復后，自動啟動設備運行至給定頻率值，滿足現(xiàn)場對設備的高可靠性要求。為了滿足不同現(xiàn)場對旋轉(zhuǎn)中再啟動功能的需求,系統(tǒng)提供完備的參數(shù)設定功能，保證系統(tǒng)動作有效,保護得當.真正適應現(xiàn)場運行工況要求?？刂齐娫慈哂嘣O計為了提高控制電源的可靠性，滿足現(xiàn)場控制電源多樣性的要求，HARSVERT系列高壓變頻系統(tǒng)控制電源可接收AC220V或AC380V（三相四線制），且可以同時接受雙路交流220V電源，互為備用，采用雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)，實現(xiàn)無擾切換，確?？刂齐娫吹姆€(wěn)定，除此之外還可以接受DC220V做為后備電源，實現(xiàn)交直流兩路電源的互為備用。交流和直流控制電源都出現(xiàn)問題時，變頻器還可以無擾動切換到自備UPS供電，變頻器可以繼續(xù)運行，做到控制電源丟失時(比如維修人員誤拉低壓電、開關(guān)跳閘、熔絲熔斷等），仍然保證變頻器和輔機設備的運行安全。完善的電機和變頻器保護功能作為高壓變頻器的專業(yè)生產(chǎn)廠家，利德華福公司的研發(fā)人員考慮到了變頻器及電機可能出現(xiàn)的各種運行情況，并針對各種可能出現(xiàn)的故障情況進行開發(fā)。HARSVERT系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)針對各種故障情況分級設置保護功能,實現(xiàn)最大程度的不間斷運行。保護功能分級設置即:對于一些問題，從變頻器生產(chǎn)廠家的角度看,也許是很嚴重的問題，但從應用的角度看,可能降為次要問題。比如變頻器運行過程中柜門被非法打開,廠家認為可能導致人員觸電釀成事故,應做停機處理，但某些工況下可認為只作報警即可，不要導致主機設備停機.基于現(xiàn)場的這種需要，HARSVERT系列變頻器對許多故障增加了“報警”或“停機”選項，對一些必須做停機處理的故障，則實行分級檢測，在事態(tài)還不十分嚴重時事先提供報警。比如變壓器嚴重過熱必須停機，但在其溫升達到跳閘停機值之前的某個門坎時,變頻器就事先提供超溫報警信息。如果產(chǎn)品定型，報警保護功能固化，不能根據(jù)現(xiàn)場應用更改，則難以滿足現(xiàn)場的使用需求.HARSVERT系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)具備完整的故障監(jiān)測電路、精確的故障報警保護，完全可滿足變頻器及整個系統(tǒng)的運行需要。其基本保護功能有：過電壓保護、過電流保護、欠電壓保護、缺相保護、過載保護、過熱保護、接地保護、短路保護等等.此外，利德華福公司還可根據(jù)用戶要求及相關(guān)規(guī)定，加裝更多保護裝置，為用戶量身定做,在此方面,我公司具有相當豐富的設計經(jīng)驗。友好、快捷的系統(tǒng)界面HARSVERT系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)界面選用人機界面，是一套以低功耗CPUARM-2440為核心（主頻400MHz）的高性能人機界面。該產(chǎn)品設計采用了高亮度TFT液晶顯示屏，四線電阻式觸摸屏，以及具有電磁屏蔽性好、美觀堅固的全鋼結(jié)構(gòu)外殼，同時還預裝微軟嵌入式實時多任務操作系統(tǒng)WinCE.net（中文版),它提供友好的全中文操作界面。系統(tǒng)界面功能強大，產(chǎn)品支撐軟件為漢化的最新的正版軟件，軟件完全自主開發(fā)，標準化設計；界面顯示內(nèi)容豐富且直觀形象，能夠顯示系統(tǒng)狀態(tài)變量的實時顯示和監(jiān)控，如具有故障信息查詢、運行數(shù)據(jù)記錄、變頻器參數(shù)查詢及設置、系統(tǒng)自診斷等等。先進的同步機控制同步電動機因具有功率因數(shù)高且可以調(diào)節(jié)、多極低轉(zhuǎn)速設計方便、轉(zhuǎn)矩響應快等特點，所以廣泛的應用于泵站的水泵、化肥廠的空氣壓縮機、鋼廠的軋鋼機等行業(yè)領(lǐng)域,為了適應上述工礦企業(yè)對大功率高壓同步電動機改善生產(chǎn)工藝和節(jié)能降耗的需求，我公司開發(fā)出了適應于同步電動機調(diào)速的高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，該系統(tǒng)由采用DSP控制的常規(guī)高壓變頻器和適應同步電動機調(diào)速的控制界面，輔以廣泛采用同步電動機半導體勵磁裝置組成，可以實現(xiàn)對同步電動機的大范圍平滑調(diào)速，根據(jù)負載波動變化自動調(diào)節(jié)勵磁大小，實現(xiàn)同步電動機的恒功率因數(shù)運行。HARSVERT系列高壓變頻器對勵磁系統(tǒng)的控制可以通過多種通訊協(xié)議、無源干接點實現(xiàn)，或者采用原來的控制系統(tǒng)來控制勵磁的大小,由于采用成熟的高—高電壓源型完美無諧波高壓變頻器，對電機和電纜絕緣無損害，無論是改造項目,還是新建項目安裝和調(diào)試都非常方便。利德華福德技術(shù)人員經(jīng)過大量的理論分析,計算機仿真和物理系統(tǒng)試驗,解決了同步電機起動整步等關(guān)鍵問題,已于2006年4月底成功的將單元串聯(lián)多電平型高壓變頻器應用于國內(nèi)某合成氨廠1000kW/6kV同步電動機上。靈活、多樣的通訊接口在很多工業(yè)系統(tǒng)中，主要采用DCS、FA及小型PLC系統(tǒng)等實現(xiàn)過程控制，主要設備需要進行自動監(jiān)控連接。用戶為了維護方便，系統(tǒng)現(xiàn)在主要采用硬接線方式和輔機調(diào)速系統(tǒng)（變頻器)建立通訊聯(lián)系,變頻器的一些開關(guān)量狀態(tài)通過節(jié)點送給主控系統(tǒng)，由主控系統(tǒng)對變頻器的控制命令通過節(jié)點送給變頻器，一些模擬量如頻率給定、電機電流等信息則采用4～20mA電流源信號相互傳送。傳統(tǒng)變頻器在接口設計上，僅具有“運行”、“待機”、“故障”、“報警”等幾個簡單的開關(guān)量輸出端口，無法滿足現(xiàn)場的接口需要.HARSVERT-A變頻器在現(xiàn)場的應用過程中,充分考慮到現(xiàn)場的接口需要,內(nèi)置了PLC,具有相當豐富的現(xiàn)場接口，可以滿足各種各樣的現(xiàn)場接口需求；靈活選擇現(xiàn)場控制、值班室遠程控制，GPRS無線遠程控制（非標配功能）等；直接內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器，可開環(huán)運行，可閉環(huán)運行；另外，變頻器內(nèi)置PLC還可以將輔機的周邊設備（如閥門等)進行有效管理，使其實現(xiàn)和輔機設備啟停的聯(lián)動,提高自動化水平。HARSVERT系列變頻器不僅具有豐富的I/O及模擬量輸入輸出接口，同時可配置標準的工業(yè)通訊接口,產(chǎn)品可選擇支持Modbus、TCP/IP、Profibus、DeviceNet等現(xiàn)場總線，可以和現(xiàn)場自動化控制系統(tǒng)實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)交換功能。針對各種工藝及各行業(yè)要求進行的改進及附加功能針對水泥行業(yè)中高溫風機、窯頭排風機、廢氣排風機、煤磨排風機、原料磨循環(huán)風機、水泥磨排風機等高壓電機的變頻控制，我公司積累了大量的經(jīng)驗，可以提供相關(guān)專業(yè)設備的參考控制邏輯，以便更好的對系統(tǒng)進行控制。HARSVERT系列高壓變頻器在水泥行業(yè)的應用過程中,還應現(xiàn)場的使用需求增添了許多附加功能，比如在自動給定或控制信號掉線時，變頻器可以進行有效識別，給出報警信息并維持原輸出頻率不變；為了增加調(diào)速的響應速度，變頻器增加了非線性減速功能，既可縮短總的減速時間，又保證負載減速時變頻器不過壓。多電壓等級，更大功率變頻器HARSVERT系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)輸出電壓具備3kV、3。3kV、6kV、6。6kV、10kV、11kV等諸多電壓等級,目前，驅(qū)動電機的功率等級可達7500kW.適合各地區(qū)（中國、東南亞、俄羅斯等）電網(wǎng)特性，并可按照用戶要求定制更多電壓等級產(chǎn)品，滿足不同用戶的使用要求。電解電容在高壓變頻器中的成熟應用HARSVERT系列高壓變頻器功率模塊內(nèi)部采用的是進口電解電容，經(jīng)過多年的運行經(jīng)驗和切合實際的理論研究，利德華福地技術(shù)人員完美地解決了電解電容在變頻器中的使用難點，保證了變頻器的正常運行和使用壽命。詳細內(nèi)容如下：電解電容壽命的計算公式為:L2=L1×2（T2-T1）/10。其中L2為電容實際使用壽命；L1為最高溫度下工作時，電容的壽命，HARSVERT系列高壓變頻器提供的進口電容，L1=2000（H）；T2為電容所標明的最高工作溫度，HARSVERT系列高壓變頻器提供的電容，T2=85℃；T1為電容實際使用的溫度。在這里，我們考慮到了設備運行時，最惡劣的運行溫度，T1取值為30℃。將上述參數(shù)帶入公式，可得電容在惡劣運行環(huán)境中，其平均壽命最少約為：7.3年。其次,在變頻器設計時,功率模塊設有專用的風道，通過風冷將熱量帶走，保證電容的工作溫度與外界環(huán)境溫度相同。同時變頻器采用易于更換的濾網(wǎng),保證通過功率模塊的風速不小于3m/s；在功率模塊內(nèi)部采用銅板作為正負母排,直接安裝在電容器上；逆變器件電路中增加了“無感電容吸收電路”,有效地解決了回路中可能出現(xiàn)的電壓毛刺，解決諧波問題;為了消除過電壓對電解電容的影響，變頻器則是在以下3方面采取了相應措施，保證過電壓問題不會對電容器使用壽命有任何不良影響.1.功率模塊內(nèi)部均在電解電容兩端并聯(lián)了相應的均壓電阻，改善、穩(wěn)定了電容器兩端電壓；2.HARSVERT系列高壓變頻器具備過電壓保護功能,即：檢測每個功率模塊的直流母線電壓，如果超過額定電壓的115％，則變頻器保護；3.功率模塊設計中均采用冗余設計，例多個電容串聯(lián)的方法，提高電容電壓，一旦發(fā)生過電壓故障，變頻器將報警，保護，此時也不會超過電容器的設計容量，保證電容器不會因過電壓問題造成壽命縮短.因此，變頻器采用的電容壽命可達：7—10年，運行可靠。3。2更多技術(shù)優(yōu)勢高-高電壓源型變頻調(diào)速系統(tǒng),直接高壓輸入，直接高壓輸出，無須輸出變壓器;電源側(cè)采用多重化整流技術(shù)，電網(wǎng)側(cè)諧波污染小，功率因數(shù)高，符合GB14549－93標準和IEEEstd519—1992電能質(zhì)量標準對電壓、電流諧波失真度的要求無須功率因數(shù)補償/諧波抑制裝置;輸出階梯正弦PWM波形，輸出諧波少,可接普通電機,對電纜、電機絕緣無損害，電機諧波少，減少軸承、葉片的機械振動,電機不會受到共模電壓和dv/dt的影響，輸出電纜可長達1000米；輸出波形不會引起電機的諧振，轉(zhuǎn)矩脈動小于0.1％?？杀苊庳撦d的喘振現(xiàn)象。變頻器有共振點頻率跳躍功能；具有完整的通用變頻調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)設定功能，諸如:頻率給定方式設定、運行方式設定、控制方式、自動調(diào)度、啟動方式選擇、U/f分段加減速曲線設定、轉(zhuǎn)矩提升設定、電機保護參數(shù)設定、旋轉(zhuǎn)啟動的時間設定、PID調(diào)節(jié)器設定、自動記錄運行狀態(tài)和進行顯示等。控制系統(tǒng)采用全數(shù)字微機控制,有很強的自診斷功能，能對所發(fā)生的故障類型及故障位置提供中文指示,能在就地顯示并遠方報警，便于運行人員和檢修人員能辨別和解決所出現(xiàn)的問題；系統(tǒng)可在輸出不帶電機的情況下進行空載調(diào)試，也可在沒有高壓情況下用低壓電進行空載調(diào)試；具有就地監(jiān)控方式和遠方監(jiān)控方式.在就地監(jiān)控方式下,通過變頻器上的觸摸屏顯示,可進行就地人工啟動、停止變頻器，可以調(diào)整轉(zhuǎn)速、頻率；就地控制窗口采用中文操作界面，功能設定、參數(shù)設定等均采用中文；利德華福提供的變頻裝置支撐軟件為漢化的最新的正版軟件；高壓主回路與控制器之間為光纖連接，具有很高的通信速率和抗干擾能力，安全性好;自帶優(yōu)質(zhì)冷卻風機，風機電源與控制電源分開取電，電源取自輸入側(cè)變壓器,保證了變頻器的散熱要求，提高可靠性；具有軟起動功能，相關(guān)功能設定可在人機界面上設置完成，簡單明了;可根據(jù)用戶需要內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器；可根據(jù)用戶要求，在電機調(diào)速應用中,參與閥門聯(lián)動，配合現(xiàn)場控制系統(tǒng)，滿足現(xiàn)場連鎖要求。具有豐富的實際設計、運行經(jīng)驗，針對實際工況的特殊要求,為用戶提供一拖N，N拖M等多種設計方案。在此方面，我們有眾多設計案例，是專業(yè)制造高壓變頻設備的佼佼者。作為高壓變頻器生產(chǎn)的領(lǐng)航企業(yè)，利德華福公司在高壓變頻的研發(fā)、設計、生產(chǎn)、售后技術(shù)服務等等各方面都具有領(lǐng)先的優(yōu)勢，豐富的經(jīng)驗.曾作為起草單位參與國標：“GB/T12668.4—2006調(diào)速電氣傳動系統(tǒng)第4部分一般要求：1KV以上但不超過35KV的交流調(diào)速電氣傳動系統(tǒng)額定值的規(guī)定"。4．高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)可靠性的安全性能設計4.1HARSVERT系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的可靠性保證(1）HARSVERT系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的可靠性設計：元器件級采取了以下主要措施，以確保元器件級的高可靠性,在完成相同功能的元器件之中，盡可能選擇MTBF時間長的元器件。例如，針型連接器可靠性比金手指(邊緣）連接器的可靠性要高得多,因此采用針型連接器來連接底板和各模板，保證連接的高可靠性.盡量選用高集成度的大規(guī)模集成電路來實現(xiàn)多個分立元器件的功能。減少元器件的數(shù)量,為此大量使用了CPLD和FPGA在設計電路中.為提高系統(tǒng)的溫度適應能力，降低功耗，盡量采用低功耗的CMOS元器件，這樣既降低了整體的功耗，提高了系統(tǒng)抗惡劣環(huán)境的能力。選用各種電阻、電容器及集成電路、隔離器件時,對其耐壓能力留有較大的余量,對集成電路的拉電流、灌電流能力使用，也留有足夠的余量。設計措施：提高系統(tǒng)各組單元的內(nèi)在可靠性和系統(tǒng)抵抗外部故障因素的能力。上位操作計算機采用與主控計算機基本相同的軟硬件配置，當主控計算機發(fā)生故障時，可以在不停機的狀態(tài)下,迅速替換，保證系統(tǒng)的可靠性運行?？刂葡到y(tǒng)由主控單元、西門子PLC、人機界面機組成，在主控計算機發(fā)生故障時，系統(tǒng)不停機，確保生產(chǎn)的進行。為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，所有的功率模塊與主控單元之間通過光纖通訊,低壓和高壓部分完全可靠隔離，所有I/O板全部采用了隔離措施,將通道上竄入的干擾源拒絕在系統(tǒng)之外。控制器結(jié)構(gòu)上采用VME標準箱體結(jié)構(gòu)，各控制單元板采用FPGA、CPLD等大規(guī)模集成電路和表面焊接技術(shù),系統(tǒng)具有極高的可靠性。電源系統(tǒng)完全采用開關(guān)電源技術(shù)，各部分功能單元采用獨立的供電措施，保證在某一部分發(fā)生故障時,其他部分仍能可靠運行。⑥輸入干式變壓器免維護，可靠性高；⑦多級模塊串聯(lián)，器件工作在低壓狀態(tài)，便于采用成熟技術(shù)，不易發(fā)生故障；軟件可靠性措施:整個軟件開發(fā)過程按正向設計進行,底層實時控制系統(tǒng)為自行設計和編寫，確保整個系統(tǒng)中沒有不清楚的部分，資源分配留出很大裕度。整個系統(tǒng)的組成軟件經(jīng)過嚴格測試，窮盡各種故障可能，確保系統(tǒng)不死機，不出故障。對所有接口關(guān)系嚴格定義，且均設立非法進入和退出處理措施.（2）HARSVERT—A高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的可靠性制造：①大批量的生產(chǎn)可以對每個批次的板級產(chǎn)品很容易進行老化測試.HARSVERT—A高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的所有電路板以及功率模塊單元在生產(chǎn)后全部要進行高低溫循環(huán)試驗、加電老化36小時以上，以淘汰不合格品。②利德華福的企業(yè)標準Q/CPBLH003—2007作為高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的通用技術(shù)條件，要求每個系統(tǒng)出廠前不僅要經(jīng)過多達幾十項嚴格的生產(chǎn)測試，而且還要在廠內(nèi)帶載連續(xù)，然后還要經(jīng)過品質(zhì)管理部門的全面檢驗才能出廠。③制度化設計和管理保證產(chǎn)品的質(zhì)量是客觀的,而不依賴于某個人。變頻調(diào)速系統(tǒng)從開發(fā)、設計、生產(chǎn)、檢驗到用戶處的安裝調(diào)試，以及售后服務，嚴格按照ISO9001質(zhì)量管理體系實施，工程合同的執(zhí)行過程每一個環(huán)節(jié)均由文件進行交接,所以項目的進行是很制度化的，不會受人為因素的影響。（3）HARSVERT—A高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的可靠性應用：①提高系統(tǒng)的實用性和使用方便性，全中文圖形化的操作界面使任何人經(jīng)過極簡單的培訓（半天）就可照界面提示使用。界面內(nèi)嵌復雜的邏輯算法,以盡量防范用戶各種情況下的誤操作；另外，設計了自動/手動、本地/遠程、開環(huán)/閉環(huán)等工況的無擾動動態(tài)切換,使操作更加容易方便。②徹底地培訓用戶，使其不僅能完全自己進行軟件操作，而且能夠進行硬件維修（只要會更換電路板）。③簡化接線方式，保證用戶接線時不犯錯誤.④加強各種模板的功能，大大減少模板的種類，這樣可以減輕用戶備品備件的種類和數(shù)量。⑤所有模板均為自行設計，生產(chǎn)，因此用戶永遠不用擔心備件會停產(chǎn)和供貨周期。為了在保證及時排除系統(tǒng)的故障，開發(fā)了遠程監(jiān)控組件，可以及時了解現(xiàn)場情況，方便進行遠程技術(shù)支援.建立了一套完整的質(zhì)量管理體系,建立了定期尋訪用戶的制度,隨時了解用戶的使用情況,及時與用戶進行溝通，確保設備的可靠運行。⑧從用戶的實踐中，不斷的反饋信息，不斷的進行產(chǎn)品的改進，不斷的完善我們的產(chǎn)品，從而進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量.4.2冗余設計除了上述的可靠性保證措施以外，HARSVERT系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，為確保系統(tǒng)動力部分具有良好的持續(xù)運行能力，盡可能減少故障停機概率。HARSVERT系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)還采用多項保證安全的冗余設計結(jié)構(gòu)。這主要包括：(1）功率單元在功率器件的選擇上除了采用國際最成熟的進口功率器件(例功率器件IGBT均為國際實力最強的進口產(chǎn)品），并在容量上放大其額定使用閾量值。器件近似兩倍的余量。使得高壓變頻系統(tǒng)工作在標稱80％負荷情況下，變頻器功率單元的負荷僅為IGBT額定通流量的60％左右，提高功率器件的抗沖擊和飽和能力。（2)HARSVERT系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)為單元串聯(lián)多電平電壓源型拓撲結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的變頻器在市場中的應用非常廣泛。它具有全負荷變化下功率因數(shù)高（0.95）、對電網(wǎng)側(cè)電能質(zhì)量污染小、諧波含量低、dv/dt值小于1000V對電動機絕緣無損害真正適用舊電機、系統(tǒng)效率高（96％）、轉(zhuǎn)矩脈動低小于0。1％等優(yōu)點。”。除此之外，對于功率單元中電容器也采用冗余設計，例通過多個電容串聯(lián)的方法，提高整體電容電壓，保證電容器不會因過電壓問題造成壽命縮短。（3）冷卻系統(tǒng)冗余設計。高壓大功率變頻器的散熱是影響設備安全運行穩(wěn)定性的重要因素，因此，利德華福在高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的設計上一貫堅持熱備冗余設計結(jié)構(gòu).確保設備的正常運行。(4）控制電源冗余.為了提高控制電源的可靠性，滿足現(xiàn)場控制電源多樣性的要求,HARSVERT系列高壓變頻系統(tǒng)控制電源可接收AC220V或AC380V（三相四線制），且可以同時接受雙路交流220V電源，互為備用，采用雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān),實現(xiàn)無擾切換,確保控制電源的穩(wěn)定，除此之外還可以接受DC220V做為后備電源，實現(xiàn)交直流兩路電源的互為備用.4.3電氣保護HARSVERT系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，除了在上述設計上采取更為嚴謹?shù)脑O計思想外，對大功率高壓變頻器的電氣保護性能提出了更加全面的設計和高可靠、快速動作回路。系統(tǒng)通過高速的信號傳輸通道，實時監(jiān)測變頻器輸入、輸出側(cè)運行電壓、頻率、電流等參數(shù)，利用高速處理器和專業(yè)的保護回路實施最高級別的保護動作;確保系統(tǒng)快速切除故障點,避免設備損壞對系統(tǒng)產(chǎn)生擴散影響。5．北京利德華福的技術(shù)服務體系5。1技術(shù)服務網(wǎng)絡及優(yōu)勢5.1。1強大的技術(shù)服務網(wǎng)絡經(jīng)過多年對技術(shù)人員的理論培訓及現(xiàn)場實際經(jīng)驗的培養(yǎng),利德