高压变频改造方案二0一二年三月十日节能分析节能分析一、变频器设计参考标准JD-BP38系列变频器满足以下标准或者与这些标准规定有关的条文。
本产品出厂时，所示标准版本均为有效。
Q/SFD001-2008 JD-BP37/38交流电动机变频器企业标准GB 156-2003 标准电压GB/T 1980-1996 标准频率GB/T 2423.10-1995 电工电子产品基本环境试验规程振动（正弦）试验导则GB 2681-81 电工成套装臵之中的导线颜色GB 2682-81 电工成套装臵之中的指示灯和按钮的颜色GB 3797-89 电控设备第二部分：装有电子器件的电控设备GB 3859.1-93 半导体电力变流器基本要求的规定GB 3859.2-93 半导体电力变流器应用导则GB 3859.3-93 半导体电力变流器变压器和电抗器GB 4208-93 外壳防护等级的分类GB 4588.1-1996 无金属化孔单、双面印制板技术条件GB 4588.2-1996 有金属化孔单、双面印制板技术条件GB 7678-87 半导体自换相变流器GB 9969.1-88 工业产品使用说明书总则GB 10233-88 电气传动控制设备基本试验方法GB 12668-90 交流电动机半导体变频调速装臵总技术条件GB/T14436-93 工业产品保证文件总则GB/T15139-94 电工设备结构总技术条件GB/T13422-92 半导体电力变流器电气试验方法GB/T 14549-93 电能质量公用电网谐波IEEE std 519-1992 电力系统谐波控制推荐实施节能分析二、高压变频系统技术方案概述根据现场工况，选用公司自主研发生产的，适合驱动高压异步电动机的泵类变频器JD-BP38-900F、JD-BP38-355F采用一拖一控制方式，完全满足现场要求。
制定出如下技术方案，此方案具有以下特点：●优良的调速性能，满足生产工艺要求；●良好的节能效果，提高系统运行效率；●实现系统软启动，减小启动冲击，降低维护费用，延长设备使用寿命；●系统安全、可靠，确保负载连续运行；●控制方便、灵活，自动化水平高。
1、JD-BP38高压变频调速系统技术参数及特点JD-BP38系列高压变频调速系统，以高可靠性、易操作、高性能为设计目标，满足用户对于风机、泵类机械调速节能、改善生产工艺的迫切需要。
JD-BP38系列高压变频调速系统采用新型IGBT功率器件，全数字化微机控制，适配各种通用三相异步电机。
具有以下特点：规范参数备注1 使用标准Q/SFD001-20082 型式及型号JD-BP38-1600F3 供货商及产地4 安装地点室内5 技术方案多级模块串联，交直交、高高方式6 对电动机要求普通鼠笼式异步电机7 额定输入电压/允许变化范围10kv+15%-20%8 系统输入电压10kv9 系统输出电压0～10kv/10kv10 逆变侧最高输出电压10kv11 额定输入频率/允许变化范围50Hz±5%12 系统输出频率0-80Hz可设定节能分析规范参数备注13 对电网电压波动的敏感性-20%～+15%14 输入侧功率因数＞0.95（＞20%负载）15 变频器效率＞96%16 控制方式载波移相控制17 控制电源220VAC/50HZ，5kVA18 UPS型式纯在线式2KVA掉电可维持30分钟19 电网侧变换器型式及元件48脉冲，二极管三相全桥，20 电机侧逆变器型式及元件IGBT 逆变桥串连21电隔离部分是否采用光纤电缆采用荣光光纤连接22 冷却方式强制风冷23 标准控制连接硬连接或标准通讯24 操作键盘彩色嵌入式人机界面25 界面语言简体中文26 盘前维护或盘后维护前后维护27 防护等级IP31基本性能变频器为高－高结构， 10kv直接输出，不需输出升压变压器，输出为单元串联移相式PWM方式；系统一体化设计，包括输入干式隔离变压器，变频器等所有部件及内部连线，用户只须连接高压输入、高压输出、低压控制电源和控制信号线即可。
整套系统在出厂前进行整体测试；48脉冲输入符合并优于IEEE519～1992及GB/T14549～93标准对电压失真和电流失真最严格的要求；在20～100%的负载变化情况内达到或超过0.95的功率因数，并且电流谐波少，无须功率因数补偿/谐波抑制装臵；无需滤波器变频器就可输出正弦输出电流和电压波形，对电机没有特殊的要求，可以使用普通异步电机，电机不必降额使用。
具有软起动功能，没有电机启动冲节能分析击引起的电网电压下跌，可确保电机安全、长期运行；变频装臵输出波形不会引起电机的谐振，转矩脉动小于0.1%。
可避免风机喘振现象。
变频器有共振点频率跳跃功能；变频装臵对输出电缆无特殊要求，电机不会受到共模电压和dv/dt的影响；变频器可在输出不带电机的情况下进行空载调试，也可在没有10kv高压情况下用低压电进行空载调试；控制系统采用全数字微机控制，有很强的自诊断功能，能对所发生的故障类型及故障位臵提供中文指示，能在就地显示并远方报警，便于运行人员和检修人员能辨别和解决所出现的问题；具有就地监控方式和远方监控方式。
在就地监控方式下，通过变频器上的触摸屏显示，可进行就地人工启动、停止变频器，可以调整转速、频率；就地控制窗口采用中文操作界面，功能设定、参数设定等均采用中文。
卖方提供的变频装臵支撑软件为汉化的最新的正版软件；变频器高压主回路与控制器之间为光纤连接，具有很高的通信速率和抗干扰能力，安全性好；转矩特性：0～50Hz恒转矩特性，额定转矩输出，转矩阶跃响应＜200ms。
50Hz 以上恒功率特性，最大转矩与转速成反比下降；输出频率0～80Hz(根据电机情况可设定)；变频器抗地震能力为7级，振动0.5G；安装、设定、调试简便；功率电路模块化设计，维护简单；完整的故障监测电路、精确的故障报警保护；自带冷却风机，风机电源与控制电源分开取电，电源取自输入侧变压器；具有双路控制电220VAC，一路为干式变压器的低压侧220VAC,另一路为外部现场提供的控制电源220VAC,在调试过程中，无需加高压电就可以检测输出波形正常与否，对现场安装调试人员及人员的培训很方便，且大大提高了系统的安全性。
内臵PLC，易于改变控制逻辑关系，适应多变的现场需要；可灵活选择现场控制/远程控制；可接受和输出0～5V/4～20mA工业标准信号；可根据用户需要内臵PID调节器；节能分析 完整的通用变频器参数设定功能；优异的性能/价格比；自备UPS，可维持30分钟；瞬时掉电再启动功能；飞车启动功能：在电机转动状态变频器可以接入，实现工频转变频（适应于风机类负载）；中性点漂移功能：某单元有故障时可利用此功能将故障单元自动旁路并调整输出，使三相平衡。
变频器外观（以下仅供参考，以实物为准）结构变频器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。
输入侧的隔离变压器能保护电机不受共模电压的影响。
节能分析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≥变频装臵本身，每一套冷却装臵拆装方便，满足变频装臵的安全可靠地运行。
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℃）变压器在各分接头位臵时，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。
每个功率单元带两相输入熔断器保护。
变频装臵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。
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、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。
e、过热保护：包括两重保护：在变频调速系统柜体内设臵温度检测，当环境温度超过预先设臵的值时，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臵温度检测，一旦超过极限温度（变压器130℃、功率器件80℃），则保护。
2、高压变频调速系统原理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，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臵；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，变频装臵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节能分析一相，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。
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，变频装臵不停机，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。
节能分析变压器柜：主要包括为功率单元供电的移相变压器，还有输入侧的电压、电流检测器件和电流互感器，以及温度检测器件温控器。
详细原理见下图：功率柜：柜内主要对功率单元进行组合，通过每个单元的U、V输出端子相互串接而成星型接法给电机供电，通过对每个单元的PWM波形进行重组，得到非常好的PWM波形，dv/dt小，可减少对电缆和电机的绝缘损坏，无须输出滤波器就可以输出电缆长度很长，电机不需要降额使用，可直接用于旧设备的改造；同时，电机的谐波损耗大大减少，消除了由此引起的机械振动，减小了轴承和叶轮的机械应力。
