SIEMENS中压变频器在榆钢高线的应用及故障分析.pdf

第46卷第1期
甘肃水利水电技术
Yo1.46. No. 1
2010年1月
Gansu Water Conservancy and Hydropower Technology
Jan.,2010
设计与研究?
SIEMIENS中压变频器在榆钢高线的应用及故障分析
程林贵
(甘肃省水利水电学校,甘肃兰州730021)
摘要:西门子空气冷却中压变频器( SIMOYERT MY)属于 SIEMENS开发出的新型大功率变频器,在酒钢集团两尞高
线都有实际应用。这里结合榆钢高线使用情况,简要分析其工作原理及结构形式、控制系统等,并介绍在调试和生产
实践中遇到的问题和出现的故障,提出了故障产生的原因及解决的方法。
关键词:中压变炀器:故处理;榆钢高线
中图分类号:TN73
文献标识码:B
1中压変频器结构
变频器通过1台高压断路器和1台输出电压相差30°
(2)直流母线。基本元件是电容器组、放电晶闸管、终
(电角度)的三绕组整流变压器、与10kV工业电网连接(图电装置和并接在土面的制动单元(图3)。
1)。変频器的主回路由霊大部分组成(图1康线框中所示):
整流器
直流母线
道变器
整流单元、直流母线、逆变单元
断路器整流变胚器整流器直流母线逆变器单元电机
C51. C56
M
'太
V181
C41..C46
R181
D
图1西门子中压变频器主电路
图3中间直流母线电路
(1)整流单元。如图2所示,采用12脉冲二极管整流
电容器组。电容器组的电容器是并联连接爾被
包括2个六脉冲三相二极臂桥,串联连接。直流母线额定电间用低电感汇流排连在一起。使用不必维护和自愈的调
压为5.9kV。
MKK电容器分压得到中心点,用来缓冲直流单元出
之间的无功功率。
(2放电品闸管。两个直流母线段是通过晶阐管18(0
V181和电阻R180、R181放电(图3)当电机断电或波ゲ
电压时,为了保护在直流母线上的元件而触发放电晶岬解
?本
触发响应电压取决于变频器额定输出电压。
③预充电装置。如图4所示,为充分保护直流母线
次给传动装置供电的高压断路器合间前,都需要对传动装
本
进行预充电。具体过程是辅助电源Q140合闸后经过电
R140、R141、R145、R144、变压器T140、整流桥A140对中洲
直流单元的电容器进行充电,充至直流母线电压的80%
本
断开辅助电源,充电结束
④制动单元。制动单元用来耗散因突然降速或电
图2脉波整流电路
压过高而造成的中间直流母线电压过高的能量,由結功电
收稿日期:2010-01-05
作者简介:程林贵(1971-),男,甘肃泾川人,讲师,学士,主要从事教学与研究
2010年第1期
甘肃水利水电技术
第46卷
K40
A140
-Q140
-R140-R141
PROFBUS DP
-R145-R14
T141
VEL UEL
图4预充电电路
和开关IGBT组成。制动电阻用于吸收存储在直流母线上的
能量并限制其电流。对于故障脱扣,用制动电阻来限制仍在
旋转的电机的尖峰转矩。
如
3)逆变单元。如图5所示,使用三电平矢量控制技术
ーーーーーーー
采用高压大功率可关断功率元件HV-IGBT与箝位二极管等
?T200
组成带中性点箝位的逆变电路,输出采用两组并联模式,每组
分别给电机的每套绕组供给三相电压可调、频率可调的电压。
6变频器硬件组态
本长
本、本本K
よ
长本∞
图5单组逆变电路
2控制系统
2.1硬件组态
控制系统采用 SIMADYN-D系统,双64位CPU分工
合作,一个主要用于处理矢量控制的检测,计算逻辑量的
处理;另一个用于处理通信,可实现转矩、速度闭环控制。
图7一个相单元三电平变频器的输出电压组合
SIMADYN-D采用STP7硬件组态,CFC和SFC软件编程。-E:之间直接变化,即不存在两个器件同时开通或关断的情
需要有D7-SYS和ES- DRIVE支持,OP实现人机操作,通况,从而在桥臂上输出3种不同的电平:+E、0、-Ea
过 PROFIBUS-DP网与3个从站(OP7、远程FI200、柜内
功率器件IHV-ICBT的开关状态
ET200站)进行通信。触发信号从接口板IISP经光电層离板
(1)把相输出接至+电位,HV- IGBT V1和V2导通。
用光纤传输,确保了信号不受千扰(图6)。
(2)把相输出接至一电位,HIV- IGBT V3和V4导通。
2.2工作原理
(3)把相输出接至0电位,HV- IGB'T V2和V3导通。
该变频器为电压源型中间回路变频器,设计为三电平电3调试和生产中的问题
路配置(图5),与二电平变频器相比较,三电平变频器的部
此变频器所属系统在实际应用中,充分发挥出矢量控制
件只承载直流母线电压的一半(降低了电压强度)。这样,就的优势,满足了轧钢工艺的要求,但是在应用过程中也遇到
可以适当提高直流母线电压,这使其输出功率相当于二电平了一些具体问题。
变频器的两倍。另外,通过适当地触发HV-ICBT,输出电流3.1制动电阻问题
很接近正弦波形,以利于输出电压谐波分量的降低
3.1.1具体表现
以一个相单元(图7)为例来说明三电平的产生过程。如
制动电阻在生产中频繁投切和较长时间投用,致使制动
图所示,通过控制每相桥臂的功率器件V~V的导通和关电阻温度升高,损坏设备。
断,功率器件V和V3、V2和V:的状态是互反的,同时输出的3.1.2原因分析
电压只能是从+E。到0、0到-B2之间变化,不允许在+E到
因为整流单元是不可控的二极管,中间直流单元的过多