ZINVERT系列智能高压变频调速系统说明书(08-25) - 图文(4)

ZINVERT系列智能高压变频调速系统

4.2 控制系统

ZINVERT系列高压变频调速系统的控制采用开环、压频比控制，结构简单、工作可靠，主控制部分以双数字信号处理器（DSP）为控制核心，辅以超大规模集成电路可编程逻辑器件（CPLD/FPGA）、模拟输入采样（AD）和模拟输出（AO）单元、数字量输入输出接口（DI/O）。人机界面由大屏幕汉化液晶显示器（LCD）、数码管显示（LED）和触摸按键组成。单元的控制部分以可编程逻辑器件（CPLD）为核心，配置专用的IGBT驱动和保护模块与输入电压、输出电流、直流电压、器件温度检测回路。主控制部分和单元控制部分的控制信号通过光纤进行信号传输，有效避免电磁干扰，保证系统控制信号传输的可靠性。 4.2.1 控制策略

ZINVERT系列高压变频调速系统采用输出压频比控制方式，根据异步电动机的稳态数学模型，只要保证电动机反电动势和定子频率比值恒定，就可以使电机运行在额定磁通的情况下，达到效率最优点。同时，在忽略定子电阻和漏感的情况下，电机的反电动势等于定子机端电压。由于反电动势难以直接控制，所以在近似的情况下，采取保证机端电压和定子频率比值恒定的策略。ZINVERT系列高压变频调速系统在恒压频比控制的基础上，提供两种类型（直线和二次方曲线，功能参数F09设置选择）V/F曲线，两种基本的V/F曲线见图4-5所示。由用户根据现场情况设置功能参数（参见第6章 人机接口和参数设置），选择合适的V/F曲线，以补偿定子电压，并能根据负载类型选择效率更优的曲线。如果设置F06=F05，那么当电机定子频率超过额定频率时，电压不再上升，保持额定输出电压不变。

ZINVERT系列高压变频调速系统专门设计的单元直流母线检测回路，能够实时提供各个单元的直流母线电压值，及时修正调制系数，进一步提高系统的控制性能。对于风机、泵类负载，这种控制方式提供了足够高的精度，若采用PID控制频率，则完全可满足工艺现场对流量、压力的要求。

输出电压F06:最高输出线电压F05:额定线电压直线二次曲线F10:转矩提升F04:基本频率输出频率F03:最高输出频率

图4-5 三种基本的V/F曲线

4.2.2 掉电再启动

用户的高压动力电源由于母线切换、电网故障等引起的电压瞬时失电情况是可能出现的。ZINVERT高压变频调速系统充分考虑到这种情况，专门设计了掉电再启动功能，可设置最长等待时间为30秒（功能参数代码H03）。在电压恢复正常后ZINVERT系列高压变频调速系统可在0.1～1.0秒内自行再启动高速旋转的电机，启动电流平滑无冲击，保证用户负载的持续稳定运行。对于不同的应用场合，用户可根据自身电网情况合理设置可能最长的等待掉电恢复时间，也可通过设置（功能参数代码H02）取消此功能。 4.2.3 工频旁路功能

当变频调速系统系统发生故障停机或对变频调速系统进行检修时，采用工频旁路运行方式可提高用户负载的设备利用率，保证用户生产连续运行的要求。按照用户不同需求，具有手动工频旁路与自动工

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频旁路两种方式可选，具体实现方式有很多种，根据用户工艺、设备要求设计提供，下面以两种常见方式介绍其操作特点：

手动工频旁路：ZINVERT系列高压变频调速系统设计有手动工频旁路接线原理如图4－6所示，采用隔离开关作为旁路切换。当变频调速系统系统发生故障停机或对变频调速系统进行检修时，分开K1，将K2打至工频（具体操作请参阅5.7 变频调速系统运行到旁路运行的转换），电动机直接接电网工频运行，负载的调节控制系统同时切换回传统的风门和阀门等控制方式。

6kV、10kV母线电动机6kV、10kV母线电动机IMIM高压变频调速系统合：变频分：工频高压变频调速系统合：变频J1分：工频ZINVERT变频装置合：变频J2分：工频K1ZINVERT变频装置工频变频K2合：工频J3分：变频

图4-6 手动旁路柜的工频旁路接线原理 图4-7 自动工频旁路接线原理图

自动工频旁路：ZINVERT系列高压变频调速系统设计有自动工频旁路接线原理如图4－7所示，用真空接触器取代隔离刀闸，为保证检修时的安全也可在图4－7的基础上增加隔离刀闸，在检修时形成明显的断开点，保证设备及工作人员的安全。变频调速系统故障停机或需要进行检修时可自动分开J1，J2，闭合J3切换至工频运行。（具体操作请参阅5.7 变频调速系统运行到旁路运行的转换）。电动机直接接电网工频运行，负载调节控制系统同时切换回传统的风门和阀门等控制方式。 4.2.3 单元旁路功能

ZINVERT系列高压变频调速系统为保证系统的可靠性，设计有功率单元旁路功能。以如图4-1 变频调速系统功率单元图中所示的短路开关K，作为旁路开关，当某个单元发生单元过热、单元短路故障、单元充电失败等故障时，控制系统自动将功率单元中的接触器K闭合，从而封锁故障单元的输出，，同时将与其不同相的同级其它两个单元输出旁路短接，而其它级的其它功率单元仍输出，保证系统在一定的带载能力（采用多级旁路、输出中性点偏移、电压补偿等技术）下维持用户负载的持续运行。

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第5章 运行操作说明

? 如果不遵守第1章－安全须知 的指导，进行操作是很危险的。 ? 只有接受培训并获得用户单位允许的人员才能对变频调速系统进行操作。 不同的应用要求会导致旁路柜接线 ? 本章介绍仅以我公司标准配置旁路柜为例，原理改变，请用户参照本章介绍根据实际旁路柜接线原理拟定操作规程。

本章对ZINVERT系列高压变频调速系统完成安装和调试之后所有正常操作步骤的逐步详细介绍，对所有必须的操作步骤作了编号，必须严格按照这些操作步骤准确操作。关于旁路柜的具体操作，以常见图4-6与图4-7旁路方案为例，一次电气接线K1、K2请参阅图4-6，J1、J2、J3请参阅图4-7。

5.1 运行前准备工作

step1: 按第9章-调试 完成所有的安装和调试工作。 Step2: 接通辅助电源、主控制器电源、单元控制电源。

Step3: 根据第6章-人机接口和参数设置，对所有传动系统相关启动参数，包括加速时间、减速时间、加速曲线选择、启始频率、控制方式、电机保护参数等进行正确的设置和检查确认。 ? 对启动有特殊影响的参数一定要认真确认，以保证设备安全和正常启动。 Step4: 解开进线刀闸或真空接触器上的接地线或接地刀闸（如果已经接了接地线和/或接地刀闸）。 Step5: 如果选配标准手动旁路柜，则将刀闸K2打至变频位置； 如果选配标准自动旁路柜，则断开工频旁路真空接触器J3。

Step6: 如果选配标准手动旁路柜，检查变频调速系统输入、输出刀闸情况： 检查输入侧刀闸K1位于闭合位置， 检查输出侧刀闸K2位于变频位置。

如果选配标准自动旁路柜，检查变频调速系统输入、输出真空接触器的情况： 检查输入侧真空接触器J1位于闭合位置， 检查输出侧真空接触器J2位于闭合位置。

检查控制柜内的各转换开关与压板的位置正确。 Step7: 关闭所有的门（控制柜门可除外）。

? 如果所有柜的门没有可靠关闭，系统防误功能将禁止高压电源输入的开关合闸， 无法正常启动变频调速系统。 Step8: 转动控制柜上“远程/就地”、“工频/变频”切换开关，选择控制方式。

Step9: 如果选择远程控制，检查远程控制是否准备就绪。

5.2 启动

根据控制屏上的“就地/远方”转换开关选择的控制模式，在不同控制模式下的频率给定如下： Step1: 合上高压交流输入进线断路器。

Step2: 检查ZINVERT系统是否准备就绪，控制柜上的允许运行指示灯点亮、检查控制器面板上的故障、告警指示灯应该熄灭，控制器液晶屏幕上无警告和故障信息。如果存在故障、告警没有解除，请参照本册的第11章－故障检测与排除 介绍的方法进行故障排除。 Step3:输入频率给定值并启动。 输入频率给定值的方法请参阅下面 5.3 改变频率给定值的介绍。然后启动系统输出： “就地”控制模式：可按下控制柜上的“启动”按钮；

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“远方”控制模式：通过远方控制输入本控制系统的“启动”开关量的接点来启动变频调速系统运行。

5.3 改变频率给定值

根据控制器F01功能参数的设置（具体设置请参阅第6章-人机接口和参数设置），具有多种设定方式：

LCD数字设定模式：设置采用控制器面板按键控制。进入液晶屏主界面，此时光标应该停在设定频率值的某一位，“←”、“→”键可以改变光标所在位置，“↑”、“↓”键用来加减光标所在位的数值。具体面板操作参见第6章 人机接口和参数设置。

模拟量设定模式：设置采用模拟输入设定频率，通过系统4～20mA模拟输入信号的调节设定目标输出频率。相关设置参数为：模拟量20mA对应输出目标频率与F13功能参数（最高模拟输入频率），4mA对应输出目标频率F14功能参数（最低模拟输入频率）。

远程通信设定模式：设置采用与远方的通信设置，通过远方后台监控系统的通信设定输出目标频率改变频率，在远方监控系统设置目标频率后通过通信下达至控制器。

5.4 减速停机

若在控制屏就地控制，可按下控制器面板上的“停止”键或控制柜上的“停机”按钮。 若在远方控制，通过控制远方输入本控制系统的“停机”开关量的接点来控制变频调速系统的停机。 注意：在频率输出未降至停机频率前，再按控制器面板上的“启动”键、控制柜上的“启动”按钮或远方控制的“启动”开关量，系统将再次升频运行至设定的目标频率。

? 停机后不要接触主电路和电机，因为功率逆变部分的直流电压依旧存在。 5.5 自由停机 自由停机后变频调速系统停止电压输出，电动机自由转动，在负载和摩擦的影响下，逐步减速。

? 要充分考虑运行工况是否允许电机自由停机。 ? 在自由停机过程中，由于电动机的剩磁，输出电缆仍然可能存在电压。 ? 停机后不要接触主电路和电机，因为功率逆变部分的直流电压依旧存在。

若在控制屏就地控制，按下控制柜上的“自由停机”按钮。 若在远方控制：开关量控制自由停机，数字量输入接点与控制柜按钮并联作用。

5.6 断电

Step1: 执行变频调速系统停机或自由停机操作。 Step2: 断开交流输入进线断路器。

? 交流进线断开后，至少30分钟后直流电压才会降到安全值。 ? 只要系统还做好安全措施，请不要进行旁路柜、变压器柜、功率柜以及电机主回路的操作。 ? 直到各单元上放电电压指示灯点亮，才可进行功率柜内操作。 Step3: 如果选配标准手动旁路柜，断开输入输出刀闸K1； 如果选配标准自动旁路柜，断开输入输出真空接触器J1、J2。

5.7 运行状态监视

运行状态分两类：运行和故障。

运行状态的信号指示除了控制器液晶（LCD）主界面和数码管(LED)显示含有运行基本状态信息外，完整的运行状态内容可在“运行监视”菜单中显示。详细信息参考第6章 人机接口和参数设置。

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故障信号可在控制器LCD主界面和LED显示以及外部继电器输出接点反映。详细信息参考第6章 人机接口和参数设置。

5.8 变频转工频旁路切换操作

如果选配标准手动旁路柜，操作如下：

Step1: 执行变频调速系统停机操作。 Step2: 断开交流进线断路器。

Step3: 断开变频调速系统的输入侧刀闸K1 （参阅第4章 工作原理与结构 的旁路原理图4-6）。 Step4: 将变频调速系统的刀闸K2切至“工频”位置，控制柜内的“工频/变频”切换开关切至“工频”。 Step5: 关闭所有的门（控制柜玻璃门除外）。 如果所有柜的门没有可靠关闭，系统五防功能将禁止高压侧开关合闸。 Step6: 合交流进线断路器，电动机转为工频运行。

若用户选配自动旁路柜，则变频调速系统在故障后的工频旁路按如下顺序自动执行（若人工操作，参考该过程对断路器、接触器的操作顺序）：

ZINVERT变频器在变频运行中出现故障停机后，控制器发出节点信号控制进线开关进行分闸，然后控制器向PLC发送变频转工频信号，对J2进行分闸，延时0.3秒J1进行分闸，再延时0.3秒J3进行合闸。旁路柜切换至工频状态后（即J3在合闸状态，J2在分闸状态），进线开关在分闸状态，则PLC发出节点信号控制进线开关合闸，电动机转为工频运行。

5.9 工频旁路转变频运行

如果选配标准手动旁路柜，操作如下：

Step1: 断开交流进线断路器。

Step2: 断开变频调速系统的旁路刀闸K3。 Step3: 合变频调速系统的输入侧刀闸K1 。

Step4: 将刀闸K2切至“变频位置”，控制柜内的“工频/变频”切换开关切至“变频”。 Step5: 关闭所有的门（控制柜门可除外）。 ? 如果所有柜的门没有可靠关闭，系统五防功能将禁止高压侧开关合闸。 Step6: 执行前面的启动操作步骤（参见5.2）。 若用户选配自动旁路柜，旁路运行转换到变频调速系统运行的步骤如下：

Step1: 把控制柜操作面板上手动/自动旋钮打至自动状态。允许工频转变频压板合上。

Step2: 按工频转变频按钮，若旁路柜在工频旁路状态，由PLC输出控制J3进行分闸，延时0.2秒J1进行合闸，再延时3秒J2进行合闸。将控制柜内的“工频/变频”切换开关切至“变频”。再执行前面的启动操作步骤（参见5.2）。 5.10 变频调速系统检修

Step1: 执行变频调速系统断电操作（参见5.5）。

Step2: 如果选配有旁路柜，且负载仍需要运行，可执行前面的变频调速系统转换到旁路运行的操作步骤（参见5.7）。 ? 由于旁路柜带电运行，进线仍带高压电，因此在检修过程中不得打开旁路柜。 Step3: 打开变压器柜，在变压器的输入侧接好接地线，做好安全接地措施。 Step4: 对变压器柜和功率柜进行检修。（参见第11章 故障的检测与排除） Step5: 检修完毕后解除变压器的输入侧的安全接地线。

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