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科川变频器

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科川变频器

科川变频器KC2000系列高压变频调速系统


一、产品介绍

1、KC2000系列变频调速系统特点

1.1高效率、无污染、高功率因数

KC2000系列高压变频调速系统采用的是功率单元串联的高-高方案,采用了多绕组高压移相变压器,二次侧绕组中流过的电流,在变压器一次侧叠加时,形成非常逼近正弦波的电流波形。经过实际测试,50Hz运行时,网侧电流谐波<2%,电机侧输出电压谐波<1.5%(即使在40Hz时,仍然<2%),成套装置的效率>97%,功率因数>0.96。完全满足了IEEE519-1992对电压、电流谐波含量的要求;

通过采用自主开发的专用PWM控制方法,比同类的其它方法可进一步降低输出电压谐波1~2%。

1.2先进的故障单元旁路运行(专业核心技术)

为了提高系统的可靠性,整个变频调速系统中考虑了一 定的输出电压裕量,并在各功率单元中增加了旁路电路。当某个功率单元出现故障时,可以自动监测故障并启动旁路电路,使得该单元不再投入运行,同时程序会自动进行运算,调整算法,使得输出的三个线电压仍然完全对称,电机的运行不受任何影响;

以6kV高压变频调速系统为例,每相有6个单元时,预置好参数,当某一相中有2个功率单元出现故障时,故障单元将自动旁路,系统仍然可以满负荷运行;即使某一相中所有6个单元故障,全部被旁路,系统输出容量仍可高达额定容量的57.7%。这种控制方法处于国际先进,国内领 先水平,将大大提高系统的可靠性。

1.3高性能的控制技术

KC2000系列高压变频调速系统率先实现了简易矢量控制技术,可以实现恒转矩快速动态响应,并且具有加、减速自适应功能,即可根据运行工控参数的实际情况,自动调整加、减速时间,在不超过Z大允许电流的情况下,快速达到设定频率或转速。同时,系统可以自动识别电机转速,用户可以不考虑电机目前的运行状态,电机不需要停止运行时,可直接实现电机的启动、加速、减速或停止操作;

KC2000系列高压变频调速系统还可以实现反馈能量自动限制功能。

1.4高可靠性

控制电源可实现外部220V供电和高压电源辅助供电双路电源自动切换,同时配置了UPS,即使两路电源都出现故障时,控制系统仍然可以工作足够长的时间,控制整个系统安全停机,发出报警,并记录故障时的所有状态参数;

高压主电路与低压控制电路采用光纤传输,安全隔离,使得系统抗干扰能力强;

当单元故障数目超过设定值,系统可自动切换到工频运行(自动旁路柜);

移相变压器有完善的温度监控功能;

独特的功率柜风道设计,主要发热元件都靠近或处于风道中,散热效果好,保证了系统承受过载的能力;

抗电网电压波动能力强,当电网电压在-15%~+15%范围内波动时,系统可以正常工作;对于功率单元,在电压-25%~+20%范围内变化时,都可正常工作。

1.5其它特点

故障自诊断能力强,监测系统中所有主要参数及接口信号;

全中文操作界面,基于Windows操作平台,10.4英寸彩色液晶触摸屏,便于就地监控、设定参数、选择功能,调试操作简单,友好,显示内容丰富;

内置PLC可编程控制器,易于改变和扩展控制逻辑关系,并且安全可靠;

系统具有标准的计算机通讯接口RS232或RS422、RS485,可方便的与用户DCS系统工控系统组态建立整个系统的工作站,进一步提高系统的自动化控制程度,实现整个工控系统的全闭环监控,从而获得更加完善的、可靠自动化运行;

单元模块化结构,维修简单,所有单元可以互换,备件少;

先进、及时、迅捷、永远追求完 美的售后服务体系。

二、KC2000系列变频调速系统原理

KC2000系列高压变频调速系统组成部分包括变压器柜、功率柜、控制柜及旁路柜(可选),如图2.1所示。

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图 KC2000串联H桥高压变频调速系统典型组成部分

图中主要示意系统的组成部分,具体到各系列产品的实际安装方式,可能有所区别。尤其是针对800kW以下的系列产品,采用了优化设计方案,不但保证了整个系统的可靠性,而且更加紧凑,降低了对用户的安装空间的要求。(功率柜的数量随装置的具体的容量而不同)

图2.2是串联H桥式高压变频调速系统功率电路(6串/相)原理图,以输出6kV,每相6(6kV产品也可能每相5个单元串联,对于10kV,每相8或9个单元)。图中6 kV电网电压直接给移相变压器供电,移相变压器二次侧有18个独立的三相低压绕组。每一个三相低压绕组给一个低压单相变频器(称为H桥,或功率单元)供电,其电路图如图2.3所示。在图2.2给出的例子中,输出到电机的三相中,每一相由6个功率单元串联,三相共18个功率单元,即可输出三相对称,电压、频率都可调的变压、变频电源。Z高输出电压为6 kV,频率50Hz,可直接驱动6kV的三相异步电动机。变频器输出10kV电压,功率柜增加每相功率单元的串联个数即每相8单元或9单元。

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图2.2 串联H桥高压变频调速系统功率电路(6串/相)原理图

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图2.3 H桥单个功率单元内部电路原理图

2.1旁路柜构成:

旁路柜为可选件,用户可以不采用旁路柜,高压输入和输出线通过变压器柜和功率柜中的接线端子进行连接。如果采用旁路柜时,可选择“一拖一”或“一拖二”控制方式,还可选择手动旁路或自动旁路控制方式,相应地,旁路柜的构成也不相同。

手动旁路方式的旁路柜主要由真空接触器、隔离刀闸构成,如图2.4所示,在使用时可进行变频运行和工频运行的手动切换。在高压变频装置检修时,旁路隔离刀闸闭合为高压电机从电网直接提供高压电源,不影响用户的使用;而变频隔离刀闸断开,具有明显的物理断点,可保障检修人员的人身安全。旁路隔离刀闸与变频隔离刀闸间具有机械互锁功能,可确保工频回路与变频回路不会同时导通。真空接触器用于预充电回路。

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图2.4 手动方式的旁路柜

自动方式时的旁路柜主要包括真空接触器、隔离刀闸等设备,如图2.5所示,可以不需要人工操作,通过控制柜的可编程序控制器(PLC)自动进行控制,并在系统出现故障时,把变频器输出到电机的三相输出自动切除并切换到电网直接供电,不会导致系统停机。自动旁路方式的旁路柜内配置隔离刀闸QS1、QS2。在正常情况下刀闸闭合,变频器检修时断开,具有明显物理断点,保障检修人员的人身安全。

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图2.5 自动方式的旁路柜

2.2变压器柜构成:

变压器柜内主要为高压隔离移相变压器。以6kV高压变频调速系统为例,当采用1700V级的IGBT时,功率柜中每相由5或6个功率单元组成。这些单元皆由隔离移相变压器二次侧供电,且二次侧依次相差一个相位差,可实现多重化串联整流。在移相变压器的一次侧中,各折算的二次侧电流叠加后,其电流波形非常逼近正弦波,因此对电网的谐波干扰非常小,完全满足国际、国内包括IEEE 519-1992和GB/T14549-93在内各种标准的要求。同时,也改善了系统的功率因数。变压器柜中同时包括温度监测控制器的测温点(其温控器安装在变压器柜内),它实时循环监测各相绕组的温度,当温度高于预定设置值时,启动变压器柜底部的6个横流风机进行散热。同时,变压器温度监控器会及时在变压器故障时,把信息立即反馈给控制柜,保证了变压器的可靠运行。

2.3功率柜构成:

功率柜是变频器功率主电路核心的部分,它由多个完全相同的功率单元组成,各功率单元的输出电压串联叠加后组成输出到电机的三相电压。功率单元中的主功率器件为IGBT,所采用的IGBT耐压为1700V级的IGBT。

以6kV-6单元的高压变频器调速系统为例,当采用1700V的IGBT时,每相中包含6个功率单元,而每个功率单元的输出电压为交流577V,则相电压为6×577,即3464V,相应的,其线电压为6kV。

若所设计的装置为10kV变频调速系统,采用的器件也是1700V级的IGBT,则每相中包含8或9个功率单元。

通过采用了具有自主知识产权的优化PWM(脉冲宽度调制)控制技术,使得输出到电机的电压波形非常接近正弦波,谐波含量小,dv/dt小,无需额外增加滤波器,可以直接输出到普通异步电动机,且对变频器到电机的电缆长度没有要求。功率单元和控制柜之间通过高速可靠的光纤进行通信,可有效避免电磁干扰,提高系统的可靠性。

2.4控制柜构成:

控制柜是整个高压变频调速系统的核心,它根据用户在本地或远程的操作和设置,并采集系统中电压、电流模拟量,及各开关量,进行逻辑处理和计算后,决定并控制各功率单元的动作,进一步驱动电机,满足输出要求。

控制柜中包括不间断电源UPS、断路器、可编程逻辑控制器PLC、DSP 控制板、IO板、光纤板、液晶操作人机界面及控制按钮、开关等。其中,所有的计算在 DSP 控制板中进行。控制核心为专业设计的双DSP(数字信号处理器),并辅之以FPGA(现场可编程门阵列)和CPLD(复杂可编程逻辑器件),变频器采用了它们不但可进行高速运算,实现复杂的控制功能,而且还大大简化了控制电路的设计,提高了控制系统的可靠性。

三、KC2000系列变频调速系统性能指标

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四、科川变频调速系统系列型号说明

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五、KC2000系列变频调速系统适用范围

1、电力工业:锅炉给水泵、送风机、引风机等。

2、采矿行业:矿井的排水泵和排风扇等。

3、冶金行业:高炉鼓风机、炼钢制氧机、除尘机等。

4、石化行业:大型输油泵、化工生产的压缩机等。

5、城市建设:自来水供水泵、集中空调压缩机等。

总之,在电力、矿山、冶金、化工、交通等各个领域中采用大功率风机、水泵类机械中,如果采用KC2000系列变频调速系统进行调速控制,取代传统的机械控制方法都可以取得相当显著的节能效果。

六、KC2000系列变频调速系统规格参数

表1 KC2000-06系列产品

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