MAXF高压变频调速装置用户手册上海科达机电控制有限公司上海发电设备成套设计研究所2010年4月目 录第一章 介绍11.1装置概述11.2产品功能及特点11.3主要技术指标31.4规格型号说明31.5安全注意事项41.6重要说明5第二章 MAXF高压变频调速装置原理62.1 主线路结构原理62.2功率单元原理82.3主控部分原理92.4功率单元退出和投入动作过程102.5单元在线更换介绍112.6电网重合闸后继续运行原理122.7 MAXF高压变频调速装置对电网电压波动和重合闸的适应性12第三章 装置结构143.1变压器柜结构143.2功率单元柜结构143.3主控制器柜结构143.4通风系统结构153.5柜间连接153.6功率单元内部结构15第四章 MAXF系列高压变频调速装置操作说明174.1 基本运行操作174.2实时曲线操作224.3 事件查询234.4 负荷管理244.5 口令设置244.6 功率单元更换254.7主控部分上电和断电274.8冷却风机28第五章 设备运输和现场安装295.1设备包装295.2运输条件295.3安装条件295.4安装连接305.5接地30第六章 维护说明316.1每月一次316.2每年一次316.3装置贮存316.4维修31第七章 报警及故障处理337.1报警事件及故障事件337.2故障代码表357.3其它故障诊断46第八章 参数设置498.1 运行参数设置498.2电机参数设置498.3 PID控制参数设置508.4谐振频率参数设置508.5自动重启参数设置518.6模拟量I/O参数设置518.7电流控制参数设置528.8 V/Hz曲线参数设置528.9 参数表54MAXF高压变频调速装置用户手册第一章 介绍1.1装置概述MAXF系列高压变频调速装置为6KV、10KV等级的电压源型高压变频调速装置，调频范围5Hz-60Hz，采用功率单元串接实现多电平输出(完美无谐波)，容量范围从200KVA至9600KVA，无输出变压器，不需要滤波装置，对电动机无特殊要求。具有运行稳定、输出波形好、输入电流谐波含量低及效率高等特点。MAXF高压变频调速装置具有的单元自动备用和带电更换单元功能保证了系统的可靠性和不间断运行；电网自动重合闸后继续运行有效地抑制了电网线路切换及重合闸对电动机运行状态的影响，单元串联多电平（完美无谐波）结构以及独特的dv/dt抑制线路降低了输入输出谐波，可以满足对电动机无特殊要求、变频器至电动机远距离传输的要求；完善的限制和保护功能使装置不因过流、过压、过温、短路等异常工况而损坏；强过载能力使系统完全胜任额定运行，且不受负载扰动的影响；此外，MAXF高压变频调速装置体积较小、对运行环境要求不高，易于现场安装。1.2产品功能及特点1.2.1 产品技术创新特点l 冗余运行如某一个功率单元出现故障，则此功率单元将自动旁路，变频器仍可继续运行，此时此相的输出由其余4个功率单元承担，通过采取自动平衡技术后，输出线电压可维持在95以上，仍可满足额定运行工况。l 单元在线更换MAXF高压变频调速装置功率单元设计成插拔结构，在功率单元出现故障自动旁路后，系统通过自动平衡技术继续运行。此时，可在主控指令的协调下，操作安装在柜体上的物理旁路机构实现在线更换功率单元，实现在线维护，从而大大提高装置运行可靠性。l 高效铜散热技术MAXF高压变频调速装置在功率单元中采用了专用铜散热器，散热能力大为提高，与同等铝散热器相比温升降低了15度，因此，装置过载能力增强、体积缩小、可靠性提高。l 无极性电力电容 MAXF高压变频调速装置摒弃了传统的电力电解电容，率先采用无极性电力电容，电解电容存在电压等级不够、发热、有寿命（5年）等缺点，5年后更换电力电解电容的费用约整个装置造价的1/4-1/3。而无极性电力电容不需串联、发热少、寿命长（平均20年），因此，不但装置可靠性提高、效率提高，而且经济上也最合算。l 保护电动机 MAXF高压变频调速装置的单元中增设了dv/dt抑制电路，使装置输出电压dv/dt控制在500V/uS左右，因此对电动机绝缘不造成损伤，而且输出高次谐波大为降低，对其它设备的干扰也降低。l 自动重合闸后继续运行 MAXF高压变频调速装置能在电网自动重合闸后自动回到失电之前的运行状态。l 完善的保护限制措施MAXF高压变频调速装置设有短路保护、过载和过流保护、 过压（电动机泵升）保护、过温保护（具有85报警，95保护功能）、 通讯、单元故障等保护功能。通过可靠的电路来杜绝误动作和拒动现象。当故障和保护发生时，能进行自诊断和故障定位。1.2.2 其他功能特点（1）单元串联多电平结构，可得到极低的输入输出谐波分量；（2）高性能价格比，高功率体积比，例如1500KVA的变频装置包括变压器的长度为3800mm；（3） 直接驱动高压大功率异步电机和同步电机；（4） 对电机转矩特性无影响，不会给电机带来额外损耗。能大大改善起动性能，起动转矩大，起动电流小，消除因起动对电流造成的损害，消除因起动电流过大对电网的冲击；（5） 主控部分与功率单元通过光纤数据传输，数据量大，通讯速度高，抗电磁干扰能力强，能隔离高电压；（6）具有V/F（伏/赫）控制和矢量控制模式；（7）装置内置通用PID，不需外接控制设备即可实现闭环运行，例如：恒水压控制。（8）标准的RS485和RS232通讯接口；（9）标准模拟量输入和输出，包括多路4-20mA接口，16路隔离的数字量输入，16路继电器无源触点数字量输出，容易实现系统功能扩展；（10）现场的按钮操作和仪表显示，即使触摸屏失效，仍可对变频装置进行控制。（11）多台电动机并列运行，在变频器容量允许范围内，并列的电动机数量不受限制；（12）在全部转速范围内，保持高功率因素运行，在20%-100%负荷范围内，功率因素大于0.95；（13）长线路输出连接电动机，由于输出dv/dt小，输出电缆可达数公里；（14）触摸屏微机的中文WINDOWS操作维护界面，可以查看记录、设置参数、现场操作等；（15）事件记录和追忆功能；（16）负荷管理功能，提供历史负荷数据及曲线；（17）装置过载能力强，在部件温度允许范围内，装置允许长期1.1倍过载运行，额定过载倍数及时间为1.25倍60S，当运行电流为1.251.5倍时，执行反时限过载保护，装置也不会立即保护跳机，当运行电流超过1.5倍时立即保护。（18）输入电压范围宽，可短时承受-30%的电压降落。在90%115%输入电压范围内可长时间额定运行。1.3主要技术指标1.4规格型号说明注：1.装置变频器部分规格较少，而装置输出额定容量的规格较多，一种变频器规格可以组建多种装置输出容量，但变频器容量一定大于或等于装置（包括变压器）的输出额定容量。例如： MAXF 2200-6000/2200 MAXF 1800-6000/2200 2.MAXF 高压变频调速装置的电压等级为3KV、6KV、10KV系列。1.5安全注意事项本装置为6KV，10KV等级用电设备，在使用和操作之前请仔细阅读本手册。用户必须严格遵照相关规程和手册的规定进行操作，任何不规范的操作均可能导致人身伤害。l 装置的变压器柜、变频器柜、旁路柜内均为高压线路，在运行状态下不得开门触碰任何柜内设备和线路。l MAXF 系列高压变频调速装置可以在变频器柜开门状态下运行，但此时装置进入警戒状态，建议除非在线更换单元的情况下，否则不要打开柜门。l 在线更换功率单元必须严格遵照相关的高压操作规程和手册规定的操作步骤进行，并有专人监护及采取防护措施，如戴好绝缘手套，穿好绝缘鞋等。l 定期更换或清洁滤网时禁止打开变频器柜门，这些滤网在门外即可卸下。l 建议变压器柜、变频器柜的开门钥匙由专业维护人员保管，操作及巡视人员不可开启柜门。l 定期清洁装置内变压器、线路、各单元灰尘时，必须在整个装置停电十分钟以后进行。l 主控部分虽然不含高压，但也有380VAC危险电压，如需进行测量或改变连接，须查明线路或断电操作！因为不恰当的操作可能引起装置突然保护停机。l 建议在装置附近设安全防护栏，并设高压设备运行标志。l 装置附近不得放置危险物品。l 装置的操作、使用和维护人员必须接受专门培训，具有一定的相关设备操作，使用和维护知识，熟悉高压操作规程。1.6重要说明如果需要对装置内部进行任何必要的改动，如改变连接、改变跳线设置、改变单元地址等，只能由经过专门培训的人员进行，建议用户对装置的改动不要超过本手册界定的范围。维护和维修过程中，只能使用本公司提供的备件和部件，以保护各项性能参数相符合，否则，由此引起的设备损害问题，本公司不承担任何责任。如发现本手册的不详之处和错误之处，请联系我们。我们对本手册文件保留所有权，未经允许不得擅自拷贝或送于第三方，此外，我们保留手册修改的权利，如手册内容改动，恕不另行通知。第二章 MAXF高压变频调速装置原理2.1 主线路结构原理MAXF高压变频调速装置的主线路由移相整流变压器和逆变功率单元组成。电路结构图如下：图2-1移相整流变压器为一次级多绕组的三相变压器，次级绕组之间相互绝缘，每一组次级绕组分别给相应的功率单元供电。移相整流变压器的次级绕组分为三个大组，对应功率单元的三相，每一大组内的绕组之间采用延边三角形绕法，实现多重化，降低输入电流谐波。6KV的系统中每相5组，共15组，相应的共有15个功率单元；10KV的系统中，每相8组，共24组，相应的共有24个功率单元。移相整流变压器的每组次级绕组的输出电压均为690V。功率单元为一三相输入单相输出的交直交PWM电压源型逆变器，每相相邻功率单元的输出端串联，串联后的输出按Y形接法输出，实现变压变频的高压直接输出，供给高压电动机。以6KV系统为例，每相由5个功率单元串联而成，额定输出相电压3460V，线电压6000V，每个功率单元均输出线电流，但只输出1/5的相电压和1/15的功率。变频装置输出采用多电平移相式PWM技术，输出电压非常接近正弦波。功率单元和串联后的输出波形如下图：图2-2输出电压每个电平台阶只有单元直流母线电压的大小，所以dv/dt小，从输出电压电平数上看，6KV变频器相电压为6电平，线电压为11电平，这有利于改善输出波形，降低输出谐波，由谐波引起的电动机发热、噪音和转矩脉动都大大降低，所以变频器对电动机没有特殊要求，可直接用于普通异步电动机。与采用高压器件直接串联的变频器相比，由于不是采用传统的器件串联的方式来实现高压输出，而是采用整个功率单元串联，器件承受的最高电压为单元内直流母线的电压，可直接使用低压功率器件，器件不必串联，不存在器件串联引起的均压问题。功率单元采用IGBT功率模块，驱动电路简单，技术成熟可靠。另外，功率单元采用模块化结构，同一变频器内的所有功率单元可以互换，维修也非常方便。采用单元串联结构后，整个装置的等效开关频率是单个单元的5倍，而单元的开关频率可以做得更高，从这个角度出发，输出电压的高次谐波含量也相当低。2.2功率单元原理每一套MAXF高压变频调速装置中的每一个逆变功率单元除了地址以外都是完全一样的。