應(yīng)用范圍：

我公司所研發(fā)的ZINVERT型智能高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，在全國各地火力發(fā)電廠、冶金、石化、建材、市政給水等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，產(chǎn)品應(yīng)用地域覆蓋了全國十多個(gè)省份，產(chǎn)品運(yùn)行十分穩(wěn)定，并取得了較好的節(jié)能效果。
我公司研發(fā)的Zinvert型智能高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)主要應(yīng)對(duì)象為風(fēng)機(jī)、泵類等通過調(diào)速控制大量節(jié)能的負(fù)載場(chǎng)合，具體應(yīng)用如下：

火力發(fā)電：引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、給水泵、循環(huán)水泵、凝結(jié)水泵、壓縮機(jī)、灰漿泵等；

冶金采礦：引風(fēng)機(jī)、通風(fēng)風(fēng)機(jī)、除塵風(fēng)機(jī)、泥漿泵、除垢泵、離心進(jìn)料泵等；

石油化工：引風(fēng)機(jī)、氣體壓縮機(jī)、注水泵、潛油泵、主管道泵、鍋爐給水泵、鹵水泵、混合器、擠壓器等；

水泥制造：窯爐引風(fēng)機(jī)、生料研磨引風(fēng)機(jī)、壓力送風(fēng)機(jī)、主吸塵風(fēng)機(jī)、冷卻器吸塵風(fēng)機(jī)、冷卻器排風(fēng)機(jī)、預(yù)熱塔風(fēng)機(jī)、分選器風(fēng)機(jī)、窯爐供氣風(fēng)機(jī)等；

供水、污水處理：污水泵、清水泵、凈化泵、生物粗處理塔泵、送氧鼓風(fēng)機(jī)等；

其它：傳動(dòng)機(jī)械裝置、風(fēng)力渦輪機(jī)、風(fēng)洞等。

系統(tǒng)原理：

ZINVERT系列智能高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)采用功率單元串聯(lián)技術(shù)，直接輸出3kV、6kV、10kV電壓，屬高-高電壓源型變頻器。由于采用功率單元串聯(lián)而非功率器件的直接串聯(lián)，因此解決了器件耐壓的問題。同時(shí)由于同相各級(jí)功率單元輸出SPWM信號(hào)通過移相后進(jìn)行疊加，提高了輸出電壓諧波性能、降低輸出電壓的dv/dt；通過電流多重化技術(shù)降低輸入側(cè)諧波，減小了對(duì)電網(wǎng)的諧波污染；主控制器采用最新電機(jī)控制專用雙數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）、超大規(guī)模集成電路可編程器件（CPLD和FPGA）為核心，配合數(shù)據(jù)采集、單元控制和光纖通信回路以及內(nèi)置的可編程邏輯控制?PLC）構(gòu)成系統(tǒng)控制部分。

ZINVERT系列智能高壓變頻調(diào)速成套系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)上由旁路柜、移相變壓器柜、功率單元柜及控制柜組成，見圖1所示。ZINVERT型智能高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的功率單元柜與控制柜是合二為一的，各部分功能說明如下：

 

■ 功率單元柜

功率單元柜為成套裝置的核心部分，也是電機(jī)定子大功率變頻電源的產(chǎn)生模塊。功率單元柜主要由功率單元箱（圖1中A1～An,B1～Bn，C1～Cn）并輔以控制構(gòu)成。

■ 功率單元箱

功率單元箱的電氣原理見圖2所示，每個(gè)功率單元由外部輸入三相電源A/B/C供電，經(jīng)內(nèi)部整流濾波后逆變成單相電壓U/V輸出。整流由三相不控整流完成，濾波環(huán)節(jié)電容采用軟充電技術(shù)可有效防止對(duì)充電電流對(duì)電容損害。逆變部分采用當(dāng)代最先進(jìn)的IGBT功率器件，控制方法采用SPWM逆變控制技術(shù)，功率單元的輸出波形見圖3所示。

ZINVERT功率單元柜內(nèi)各功率單元箱的原理與結(jié)構(gòu)完全相同，通用性強(qiáng)，因此可相互替換。功率單元內(nèi)各器件的工作狀態(tài)及相應(yīng)的參數(shù)都有監(jiān)控和保護(hù)，IGBT的逆變控制指令和所有的監(jiān)控參數(shù)可通過一對(duì)光纖送至控制器，由于采用光纖傳送數(shù)據(jù)，因此也大大提高了裝置的抗干擾性。尤其重要的是：ZINVERT每個(gè)功率單元箱內(nèi)直流母線的電壓都被實(shí)時(shí)傳送至控制器，因此可在控制器操作界面上直接進(jìn)行查閱，便于檢修維護(hù)時(shí)的人身安全保護(hù)。

■ 功率單元柜高壓形成

為了形成高壓6kV或10kV電源，ZINVERT采用了功率單元堆波技術(shù)，即將多個(gè)功率單元的輸出電壓串聯(lián)疊加直接形成高壓輸出（如圖4所示），此方法類似于干電池疊加，通過若干個(gè)功率單元的疊加可產(chǎn)生所需要的相電壓數(shù)值。此種高壓的形成原理實(shí)際是將標(biāo)準(zhǔn)交流波形進(jìn)行階梯化等效，波形上階梯數(shù)越多輸出的諧波就越小，階梯數(shù)的個(gè)數(shù)取決于每相串聯(lián)的功率單元個(gè)數(shù)。

由于各功率單元的輸出電壓波形在疊加前已經(jīng)過移相處理，因此疊加后的輸出波形質(zhì)量好（見圖5），不存在諧波引起的電動(dòng)機(jī)附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)等特點(diǎn)，不必加裝輸出濾波器就可以用于普通異步電動(dòng)機(jī)。并且電壓的跳變僅為單個(gè)功率單元直流電壓值，因此dv/dt小，對(duì)電機(jī)無傷害，可直接適應(yīng)于普通異步電動(dòng)機(jī)的節(jié)能改造。

■移相變壓器柜

圖6中移相變壓器柜主要為各功率單元箱提供獨(dú)立的三相交流50Hz電源，該移相變壓器具有多個(gè)獨(dú)立的二次繞組直接與各功率單元相連，通過它繞組的移相，還可以顯著減小輸入電流中的諧波

■ 產(chǎn)品組成結(jié)構(gòu)

ZINVERT型智能高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)依電機(jī)額定電壓的不同，功率單元柜每相所串聯(lián)的個(gè)數(shù)也不同，如圖8所示。

◆ 對(duì)于3kV電壓等級(jí)ZINVERT調(diào)速裝置，每相由3～4個(gè)功率單元串聯(lián)疊加而成；

◆ 對(duì)于6kV電壓等級(jí)ZINVERT調(diào)速裝置，每相由6～8個(gè)功率單元串聯(lián)疊加而成；

◆ 對(duì)于10kV電壓等級(jí)ZINVERT調(diào)速裝置，每相由9個(gè)功率單元串聯(lián)疊加而成；

功能與應(yīng)用：

1、頻率設(shè)定

ZINVERT型智能高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)內(nèi)核控制由電機(jī)控制專用雙DSP完成，裝置在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行時(shí)其運(yùn)行頻率設(shè)定方式有多種方式。主要的頻率控制方式包括： LCD面板按鍵設(shè)定、遠(yuǎn)方操作盤、計(jì)算機(jī)后臺(tái)通信或DCS等智能接口設(shè)定、外部4～20mA或0～10V模擬信號(hào)輸入給定、開關(guān)量頻率升降給定等多種給定方式可選，可視現(xiàn)場(chǎng)具體情況選用。遠(yuǎn)方控制信號(hào)斷線時(shí)系統(tǒng)給出報(bào)警，并維持在斷線前的運(yùn)行頻率。

2、運(yùn)行方式

閉環(huán)控制：檢測(cè)回路獲得被控制量（流量、壓力等）的實(shí)際值，與設(shè)定值比較，得到偏差信號(hào)。偏差信號(hào)經(jīng)過PID調(diào)節(jié)來控制頻率控制信號(hào)，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到被控制量的調(diào)節(jié)，使之與設(shè)定值一致。

開環(huán)控制：選擇開環(huán)控制，頻率控制信號(hào)由1中所述方式給定，按照設(shè)定曲線控制電機(jī)運(yùn)行。

3、斷電恢復(fù)再啟動(dòng)功能

電網(wǎng)瞬時(shí)停電并在短時(shí)間內(nèi)（允許等待時(shí)間0.1秒～30秒，更長的等待時(shí)間可由用戶定制）恢復(fù)后,ZINVERT智能高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)能在0.2～1.0秒內(nèi)自動(dòng)搜索電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)無沖擊再啟動(dòng)至設(shè)定轉(zhuǎn)速，無需等到電機(jī)完全停止后再啟動(dòng)，保證負(fù)載的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)于電源不穩(wěn)或波動(dòng)較大的用戶場(chǎng)合，此功能可保證用戶工藝生產(chǎn)不停止，運(yùn)行人員也無需對(duì)裝置進(jìn)行任何操作。

4、 旁路功能

ZINVERT成套裝置具有兩種旁路功能設(shè)置，通過這兩種旁路功能的利用，可大大提高產(chǎn)品的運(yùn)行可靠性，能最大程度的保證用戶生產(chǎn)工藝不受影響：

● 功率單元自動(dòng)旁路功能：

ZINVERT成套裝置每相高壓逆變輸出由各功率單元箱的輸出移相串聯(lián)疊加而形成，無單元旁路功能的情況下某個(gè)單元模塊的故障會(huì)導(dǎo)致整機(jī)停運(yùn)。但ZINVERT智能型高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)各功率單元設(shè)置有完善的自動(dòng)旁路功能，當(dāng)單元內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)可自動(dòng)將該功率單元旁路，每相剩余功率單元繼續(xù)運(yùn)行，一般變頻運(yùn)行情況下負(fù)載無需降額運(yùn)行。旁路過程中無需人為操作，由系統(tǒng)自動(dòng)完成。

● 成套裝置工頻旁路功能：

即在變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，可將變頻器進(jìn)行旁路，將電動(dòng)機(jī)直接接入原電網(wǎng)繼續(xù)運(yùn)行。旁路的型式有自動(dòng)旁路和手動(dòng)旁路兩種型式，主要的區(qū)別在于：配置手動(dòng)旁路功能者，其內(nèi)部操作機(jī)構(gòu)由隔離刀閘組成，當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時(shí)需要按照操作規(guī)程進(jìn)行手動(dòng)操作將變頻器退出，將電機(jī)恢復(fù)至工頻運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)配置了自動(dòng)工頻旁路后，其內(nèi)部操作機(jī)構(gòu)由隔離刀閘和真空接觸器（或斷路器）組成，隔離刀閘已預(yù)置到相應(yīng)位置，僅為檢修時(shí)提供高壓斷開點(diǎn)，當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時(shí)在系統(tǒng)控制器的控制下自動(dòng)退出變頻裝置而切換至工頻運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)變頻器檢修完畢后又可以在瞬間由工頻運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)至變頻運(yùn)行狀態(tài)，用戶的負(fù)載無需停車，不影響生產(chǎn)，即可實(shí)現(xiàn)工頻→變頻或是變頻→工頻的雙向互切功能。對(duì)于重要工藝情況的負(fù)載可采用此種旁路型式。

工頻旁路柜不是產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)配置。旁路柜的接線型式可按照用戶現(xiàn)場(chǎng)具體要求定制，可以實(shí)現(xiàn)一拖一、一帶多的功能切換的功能。

5、 單元直流電壓顯示功能:

我公司獨(dú)創(chuàng)了通過控制系統(tǒng)操作面板來查詢各單元直流母線電壓的功能，通過該功能，用戶可以實(shí)時(shí)掌握功率單元直流母線電壓值，對(duì)每個(gè)功率單元的工作狀況進(jìn)行了解和評(píng)估；當(dāng)高壓電源停電后，用戶可以通過查詢各單元直流母線的電壓來了解設(shè)備是否仍然帶電，是否在安全許可的狀態(tài)下，對(duì)運(yùn)行和檢修人員的人身安全起到了保證作用。

6、 參數(shù)設(shè)定功能

可設(shè)定轉(zhuǎn)矩提升、U/f加速曲線以適應(yīng)不同的負(fù)載情況，可以設(shè)定多達(dá)3個(gè)共振頻率躲避區(qū)域，可以按現(xiàn)場(chǎng)情況需要設(shè)定電機(jī)的保護(hù)參數(shù)、輸出接口的功能定義等設(shè)置。
可以對(duì)電機(jī)的各種參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，也可以在界面上對(duì)保護(hù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整和設(shè)定。

7、 故障報(bào)警與查詢功能

故障報(bào)警采用聲、光報(bào)警，并以事件形式進(jìn)行記錄，控制系統(tǒng)具有故障報(bào)警和故障查詢功能，報(bào)警信息可以在控制器上通過面板按鍵進(jìn)行查詢，提高系統(tǒng)故障的排除效率，為用戶的運(yùn)行維護(hù)提供方便。

8、 運(yùn)行狀態(tài)記錄與顯示

ZINVERT系列智能高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)具有自動(dòng)記錄運(yùn)行狀態(tài)和進(jìn)行顯示的功能，并對(duì)顯示數(shù)據(jù)分類，方便日常維護(hù)。同時(shí)可通過串行通信與上位機(jī)（本公司提供或接入用戶系統(tǒng)，非標(biāo)準(zhǔn)配置，訂貨時(shí)需特別說明）連接，將運(yùn)行狀態(tài)信息上傳到上位機(jī)，對(duì)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、報(bào)表打印等（后臺(tái)系統(tǒng)功能訂貨時(shí)需特別說明，功能及操作另見有關(guān)后臺(tái)的說明）。

9、 波形分析和顯示功能

控制器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入電流、電壓，輸出電壓、電流等的波形實(shí)時(shí)顯示，還可以對(duì)每相電壓、電流進(jìn)行諧波分析，有助于用戶掌握設(shè)備的各種電量參數(shù)。

10、 保護(hù)配置功能和方案  

采用工頻旁路配置的高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，由于高壓變頻裝置輸入側(cè)為整流移相變壓器，其特性與高壓電動(dòng)機(jī)不同，因此需特別注意保護(hù)的配置問題。我公司為多年的中壓電動(dòng)機(jī)、變壓器類保護(hù)裝置的研發(fā)生產(chǎn)廠家，因此具有成套的技術(shù)解決方案，詳細(xì)情況請(qǐng)與我公司。