工作原理及特点

　　YLHVF高压变频调速系统采用直接“高-高”变换形式，为单元串联多电平拓扑结构，高压变频器主体结构由多组功率模块串联而成，从而由各组低压叠加而产生需要的高压输出，它对电网谐波污染小，输入谐波畸变小于3%，直接满足IEEE519-1992的谐波抑制标准，输入功率因数高，不必采用输入谐波滤波器和功率因数补偿装置;输出波形质量好，输出电压谐波畸变小于2%，不存在谐波引起的电机附加发热和转矩脉动、噪音、输出dv/dt、共模电压等问题，不必加输出滤波器，就可以使用普通的异步电机，变频装置10KV输出，每个系统共有24个功率单元，每8个功率单元串连构成一相，其系统结构如下图，

　　功率单元：

　　每个功率单元分别由输入变压器的一组副边供电，功率单元之间及变压器二次绕组之间相互绝缘，二次绕组采用星形折边接法，实现多重化，以达到降低输入谐波电流的目的。每个功率单元结构上完全一致，可以互换，其电路结构图如下，系统为基本的单相逆变电路，整流侧为二极管三相全桥， IGBT逆变桥的控制方式为PWM控制，并且有自动单元旁路功能。

快盈V1　　功率单元内器件承受的最 高电压为单元内直流母线的电压，可以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，而且功率单元中采用的低压IGBT功率模块，驱动电路简单，技术成熟可靠，器件工作在低压状态，不易发生故障。

　　单元旁路功能：当某个功率模块发生故障时自动旁路运行，变频装置不停机，但需降额使用，即在每个功率单元输出端之间并联旁路电路，当功率单元故障时，封锁该功率单元IGBT的触发信号，然后让旁路SCR导通，保证电机电流能通过，仍形成通路。这样能维持生产要求，大大提高了系统运行的可靠性。

　　概述

　　YBP变频器快盈V1的功率单元为模块化设计，可以从机架上抽出，移动和更换，所有功率单元是完全一致的，如果某一单元由于故障而不能正常工作，可以在允许设备退出的时间用备用单元将其替换。即：在变频停机高压切断的情况下，拔掉故障单元的四根光纤;用扳手卸下故障单元的R、S、T、U、V五根连线;拆下故障单元与轨道的固定螺丝;将故障单元轻轻拿下，按拆卸相反的顺序将备用单元装上并接好即可。更换一个单元的时间只需5分钟。更换单元不须专用工具。

　　逆变器侧采用高开关频率的IGBT器件，保证良好的输出波形。

快盈V1　　输入侧的隔离变压器能保护电机不受共模电压的影响。

快盈V1　　整个变频系统采用强迫风冷，冷却系统可靠，平均无故障时间≥变频装置本身，每一套冷却装置拆装方便，满足变频装置的安全可靠地运行。

　　保护

　　变压器进线接线端子足够大，便于与进线电缆连接。变压器柜内高压引线导体能满足发热的允许值(<65℃)

快盈V1　　变压器在各分接头位置时，能承受线端突发短路的动、热稳定而不产生任何损伤、变形及紧固件松动。

快盈V1　　每个功率单元带两相输入熔断器保护。

快盈V1　　变频装置还具有以下保护功能：

　　a、 过电压保护：检测每个功率模块的直流母线电压，如果超过额定电压的115%，则变频器保护。

快盈V1　　b、 过电流保护：电机额定电流的150%，立即保护。

　　c、 欠电压保护：检测每个功率模块的直流母线电压，如果低于设定的数值，则变频器保护。此保护实际上包括了对电网电压负向波动的保护。

　　d、 缺相保护：缺相保护设置在每个功率模块上。当变频器输入侧掉相或功率模块的保险熔芯熔化时，会发出报警信号并保护。

　　e、 过载保护：电机额定电流的120%，每10分钟允许1分钟，超过则保护。此保护实际上包括了对电网电压正向波动的保护。

快盈V1　　f、 过热保护：包括两重保护：在变频调速系统柜体内设置温度检测，当环境温度超过预先设置的值时，发报警信号;另外，在主要的发热元件，即整流变压器和电力电子功率器件上放置温度检测，一旦超过极限温度(变压器130℃、功率器件80℃)，则保护。

　　g、 光纤故障保护：当控制器与功率模块之间的连接光纤出现故障时，会发出报警信号并保护。

　　以上故障，均在中文用户界面上指定故障确切位置，便于用户采取对应措施。

　　对外标准接口：

　　高压变频柜包括移相变压器、变频器、旁路柜等所有部件及内部连线一体化设计，需方只须连接高压输入，高压输出、控制电源和控制线即可。

快盈V1　　高压变频器对外接口的具体定义如下：

　　1) 变频器提供的开关量：

　　变频器采用西门子S7-200系列的PLC，标准数字量配置为24点入、16点出，并且可以根据用户的不同需求进行I/O点的扩展及参数化设计。其部分输出定义为：

快盈V1　　(1) 变频器待机状态指示：表示变频器已待命，具备启动条件。

　　(2) 变频器运行状态指示：表示变频器正在运行。

快盈V1　　(3) 变频器控制状态指示：节点闭合表示变频器控制权为现场远程控制;节点断开表示变频器控制权为本地变频器控制。

　　(4) 变频器轻故障指示：表示变频器产生报警信号。包含柜门非法打开、变压器超温、控制电源掉电、给定信号断线、单元旁路(过热、欠压、缺相、驱动故障)等信息

　　(5) 变频器重故障指示：表示变频器发生重故障，立即关断输出切断高压。包含过压、过流、光纤故障、变压器严重过热

　　(6) 电机在工频旁路：表示电动机处于工频旁路状态。

　　2).变频器提供给高压开关柜：

　　高压开关紧急分断：变频器出现重故障时，自动分断高压开关，闭点有效。

　　以上所有数字量采用无源接点输出，定义为接点闭合时有效。除特别注明外，接点容量均为AC220V，3A。

　　3) 变频器提供的模拟量：

　　变频器可以提供2路4～20mA的电流源输出，带负载能力均为500Ω。模拟量信号和物理量实际大小的对应关系可由用户在调速装置快盈V1上设定，每路模拟输出对应的物理量可以由需方从以下参量中选择：

快盈V1　　输出频率、给定频率、输入电流、输出电流、输入电压、输出电压、闭环给定值、实际反馈值。

　　4) DCS提供给变频器的开关量：

　　a) 启动指令：干接点，3秒脉冲闭合时有效，变频器开始运行。

快盈V1　　b) 停机指令：干接点，3秒脉冲闭合时有效，变频器正常停机。

　　c) 紧急停机指令：干接点，闭合保持有效，变频器紧急停机。

　　5) DCS提供给的变频器模拟量：

　　变频器采用西门子S7-200系列的PLC模拟量扩展模块EM235满足上述要求，此模块可提供4路4～20mA电流源或0～5V电压源的输入，其输入可根据用户不同的要求进行定义，满足用户多方面的需求，可定义为给定频率、给定转速、压力反馈等。

　　注：详细接口设计需要在签订技术协议阶段由双方商定!本方案提供的接口仅供参考。

　　主回路控制

　　A.手动旁路柜

快盈V1　　手动旁路柜一次回路图

快盈V1　　旁路柜中，共有3个高压隔离开关，为了确保不向变频器输出端反送电，K2与K3采用电磁互锁操动机构，实现电磁互锁。当K1、K3闭合，K2断开时，电机变频运行;当K1、K3断开，K2闭合时，电机工频运行，此时变频器从高压中隔离出来，便于检修、维护和调试。

快盈V1　　旁路柜必须与上级高压断路器DL连锁， DL合闸时，绝 对不允许操作旁路隔离开关与变频输出隔离开关，以防止出现拉弧现象，确保操作人员和设备的安全。

快盈V1　　1. 故障分闸：将变频器“高压分断”信号与旁路柜“变频投入”信号串联后，并联于高压开关分闸回路。在变频投入状态下，当变频器出现故障时，分断变频器高压输入;旁路投入状态下，变频器故障分闸无效。

　　2. 保护：保持原有对电机的保护及其整定值不变。

　　B.自动旁路柜

　　自动旁路柜

　　变频/工频自动切换:

　　旁路柜在变频器进、出线端增加了两个隔离刀闸，以便在变频器退出而电机运行于旁路时，能安全地进行变频器的故障处理或维护工作。

　　旁路柜主要配置：三个真空接触器(KM1、KM2、KM3)和两个刀闸隔离开关K1、K2。KM2与KM3实现电气互锁，当KM1、KM2闭合，KM3断开时，电机变频运行;当KM1、KM2断开，KM3闭合时，电机工频运行。另外，KM1闭合时，K1操作手柄被锁死，不能操作;KM2闭合时，K2操作手柄被锁死，不能操作。

　　电机工频运行时，若需对变频器进行故障处理或维护，切记在KM1、KM2分闸状态下，将隔离刀闸K1和K2断开。

　　l 合闸闭锁：将变频器“合闸允许”信号串联于KM1、KM2合闸回路。在变频器故障或不就绪时，真空接触器KM1、KM2合闸不允许;在KM1、KM2合闸状态下，若变频器出现故障，则“合闸允许”断开，KM1、KM2跳闸，分断变频器高压输入电源。

　　l 旁路投入：将变频器“旁路投入”信号并联于KM3合闸回路。变频运行状态下，若变频器出现故障且自动投入允许，或者需要将电机从变频投入到工频状态运行(按下“工频投切”按钮)，系统将首先分断变频器高压输入、输出开关KM1和KM2，经过一定延时后，“旁路投入”闭合，即工频旁路开关KM3合闸，电机投入电网工频运行。

快盈V1　　l 保护：保持原有对电机的保护及其整定值不变。