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技术介绍

  技术原理:

  一、变频装置结构


  1、主电路拓扑原理

  电网电压经主变压器隔离移相后为功率单元供电,每个功率单元为一个单相交-直-交电压型逆变器,单元串联星接后形成三相变频电源给高压电动机供电。根据串联单元级数的不同,产品分为3kV、6kV、10kV三个系列。主变压器采用移相整流方式,输入功率因数高,输入电压电流谐波小。满足IEEE519-1992和GB/T 14549-93对电压和电流最严格的谐波失真要求。无需任何功因补偿和谐波抑制装置。变频器输出采用多重化PWM技术,输出为近乎完美的正弦波,无须加输出滤器。电动机谐波损耗小,转矩脉动小,无明显电动机噪声。电动机不需降额使用。输出dV/dt和共模电压小,对电动机无附加电应力损害。
  2、功率单元原理

  功率单元采用三相交流输入,整流滤波后形成直流电压,经IGBT  H桥逆变后输出脉宽调制(PWM)电压。功率单元控制板由IGBT驱动电路和监测保护电路、光纤通信电路、单元旁路电路和控制电源组成。运行中功率单元故障时,变频器可将故障单元自动旁路并继续运行,等情况允许时再停机排除故障。(其中单元旁路功能为选配,用户可根据实际需要选择)


  3、系列变频器关键元器件清单

控制柜部分

序号

元器件名称

品牌

产地

规格型号

1

DSP

TI

美国

TMS320F28335PGFA

2

FPGA

ALTERA

美国

EP4CE30F23C8

3

ARM

ST

美国

STM32F103ZC-LQFP144

4

光电接收器

Avago

美国

HFBR2521Z

5

光电发送器

Avago

美国

HFBR1521Z

6

光纤

AGLENT

美国

HFBR-EUS100

7

继电器

weidmuller

德国

DRH275024LT

8

空气开关

施耐德

法国

GV2-ME32C

9

接触器

施耐德

法国

LC1-D12

10

热继电器

施奈德

法国

LRD08C

11

霍尔传感器

lem

美国

LT58-S7

单元柜部分

序号

元器件名称

品牌

产地

规格型号

1

IGBT

Infineon

德国

BSM100GB170DLC

2

IGBT驱动

SHARP

日本

PC929

3

整流桥

IXYS/SEMIKRON

德国

VUO82-16N07

4

储能电容

JH

日本(合资)

CD138 400V 6300UF

5

CPLD

ALTERA

美国

EPM240I

变压器柜部分

序号

元器件名称

品牌

产地及公司

规格型号

1

冷却风机

EBM/施乐百

德国

R4D400-AT03-01/RH40M-4DK


  我公司系列高压变频器为完美无谐波型高压变频器,采用功率单元级联式技术路线,矢量控制高压变频器,控制核心采用DSP+ARM+FPGA组成,指令在纳秒级完成,因此控制波形和逆变波形可以实时校验。具有国际领先的技术!

  公司所有高压产品均进行满载48小时测试,除一些保护功能外,磁链闭环矢量控制技术、高频技术、快速叠频技术、Syn-transfer技术、非对称旁路技术、双路控制电源等功能,这些功能技术上处于国内领先水平(注:部分功能为选配)。
  公司的电力电子,自动控制和计算机等领域具有理论水平和实践经验的优秀科研队伍,长期致力于电力电子领域各类产品的开发研制,对于关系产品质量的生产工艺也作了大量的完善和改进,如:其中层叠直流母线的制作工艺保证了直流母线的分布电感最小,有效抑制了功率器件在开关过程中的di/dt电压尖峰;高密度FPGA贴片工艺保证了控制器在恶劣环境下能够长期稳定运行;整流桥、功率器件和电解电容的安装工艺使整个系统的离散性达到最小,保证质量和性能的高度一致性。为保障质量和效率,公司还研制了各类具有特色的和方便使用的工艺调试工装,建全了相应的质量管理体系。
  优势分析主要由以下两方面简述:产品性能优势、公司试验检测平台。


  二、产品性能优势     

  (1)通用矢量控制技术
  我公司系列高压变频器具备通用矢量控制技术,基于电机d-q轴数学方程式解析,对电机定子电流解耦成励磁分量电流和转矩分量电流,并分别加以控制,以达到模拟自然解耦的直流电动机的控制效果。

  技术框图原理如下:


  (2)非对称旁路技术(此项为选配,客户可以根据实际需要进行选择)
  我公司系列高压变频器采用单元级联方式,当其中某个单元出现故障后,在单元配备旁路功能(可选)的情况下,通过非对称旁路技术可以使系统不停机运行。我公司的非对称技术可以实现比传统旁路方案更高的电压输出幅值。


  (3)飞车启动功能
  我公司系列高压变频器具备飞车启动功能,能够在未知电机旋转速度的状况下启动变频器,变频器自动进行频率搜索,直至搜索到与电机实时旋转频率相符的频率,此时变频器输出相应频率,并控制电机旋转至指定频率,此技术能有效减少瞬间停电对生产的影响以及对电网的冲击。


  (4)双路控制电源  
我公司控制系统采用双电源供电,控制电源失电后可正常工作;一路由用户提供,一路由高压变压器绕组降到380v。两路电源切换电路采用储能电容,保证切换时平滑无扰动。

  (5)来电自启动功能
  电网瞬间跌落或波动时,系统可保证瞬间失电不跳闸,且在失电后5个周期内变频器运行不受影响,超过5个周期变频器自动降额运行,失电超过9s后变频器停机,连续生产提高系统生产效率。



  (6)高可靠性器件
  核心器件IGBT、整流二极管、高品质电容、主控制芯片ARM、DSP、FPGA等均选用高品质器件,保证了运行的高可靠性,生命周期长。
  (7)远程监控方案
  在无线通讯模式中,通过2G/3G技术的支持,数据中心可以24小时对工艺运行过程中变频调速系统相关数据进行实时采集、监控。具有以下优势:故障报警及时,安全系数高;减少了现场维护数据采集、监控的工作量:数据记录准确:网络无线监控,降低了客户在OSI网络架构物理层建设的投入。



  三、公司试验检测平台
  公司现有产品试验检测平台有环境模拟实验室、EMC试验室、模块老化试验室、IGBT试验中心、热仿真试验平台、先进加工工艺有贴片加工工艺、全自动三防漆工艺。
  (1) 环境模拟试验室    
  主要对高压变频器在高温、低温、盐雾、潮湿、振动等环境下的耐力进行考核。
  (2) EMC试验室   
  主要对高压变频器进行快速脉冲群、静电、浪涌、电压跌落等项目进行测试。
  (3) 模块老化试验室   
  主要对高压变频器的功率单元进行高温满电流运行72小时老化试验。
  (4) IGBT试验中心   
  主要测试IGBT性能。
  (5) 热仿真试验平台   
  主要仿真功率器件的温升。
  (6) 高压满载试验站  
  拥有国内领先的高压变频器专用多功能全电压满载试验平台,同时还满足低压及中压的全载试验需求,保证产品出厂前100%进行高压全载试验满72小时。大大保证了产品在用户端的质量和稳定性。



部分用户

序号

项目名称

电压等级

电机功率

台数

行业

负载

日期

1

内丘顺达重工变频改造项目

10KV

800KW

1

冶金

烧结主抽风机

2013

2

山东泰山钢铁集团节能改造项目

10KV

1250KW

1

冶金

烧结脱硫风机

2013

3

鄂尔多斯市西金矿冶有限责任公司

10KV

630KW

1

冶金

1-1一次风机变频器

2013

4

广东韶钢松山股份有限公司

6KV

1600KW

1

冶金

焦化厂

2013

5

裕华钢铁集团有限公司

10KV

1000KW

1

冶金

烟化炉收尘风机

2014

6

中煤旭阳焦化新建焦化项目

10KV

1000KW

1

冶金

风机

2014

7

中煤旭阳焦化有限公司

10KV

1000KW

1

冶金

风机

2014

8

北海诚德不锈钢有限公司

10KV

450KW

1

冶金

水泵

2014

9

山西宏达钢铁

10KV

1120KW

1

冶金

二次除尘风机

2014

10

宝山钢铁股份有限公司

10KV

560KW

1

冶金

装煤除尘风机

2014

11

宝山钢铁股份有限公司

10KV

315KW

1

冶金

机侧除尘风机

2014

12

江苏荣鑫伟业新材料有限公司回转窑

10KV

710KW

1

冶金

回转窑启动电机

2014

13

乐普四方商电铝热电项目

10KV

1120KW

1

冶金

风机

2014

14

宝钢湛江钢铁环保BOO非工艺除尘项目

10KV

355KW

2

钢厂

水泵

2014

15

宝钢湛江钢铁环保BOO非工艺除尘项目

10KV

560KW

2

钢厂

水泵

2014

16

宝钢湛江钢铁环保BOO非工艺除尘项目

10KV

900KW

3

钢厂

风机

2014

17

万润环保新建焦化除尘项目

10KV

710KW

1

焦化厂

除尘风机

2014

18

宝钢湛江钢铁有限公司项目

10KV

355KW

2

钢厂

风机水泵

2015

19

宝钢湛江钢铁有限公司项目

10KV

560KW

2

钢厂

风机水泵

2015

20

宝钢湛江钢铁有限公司项目

10KV

900KW

3

钢厂

风机水泵

2015

21

连云港兴鑫钢铁能源综合利用10KV高压

10KV

250KW

1

钢厂

风机

2015

22

安钢6#高炉除尘高压变频器

6KV

1250KW

1

钢厂

风机

2015

23

贵冶动力车间原水高压变频

6KV

630KW

1

冶金

水泵

2015

24

太原汇川除尘风机改造项目

10KV

560KW

1

钢铁厂

风机

2015

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