摘要：高压变频器是电力设备的重要组成部分，对设备性能和运行质量有直接影响。本文介绍HIVERT通用高压变频器的基本特性，对其主要功能进行分析，包括启停控制功能、同步投切功能、高压失电处理功能等。在此基础上，探讨HIVERT通用高压变频器的维护方法，包括常见故障处理方法，以及变频器维护管理方法。
关键词：HIVERT通用高压变频器；主要功能；维护方法
前言
随着电力设备的快速发展，交流调速和数字控制逐渐成为电气传动的主流技术方法。交流电机采用变频调速技术有利于节约电能，提高电机运行稳定性。目前高压变频器研究进展迅速，新的技术产品不断涌现。由北京合康亿盛变频科技股份有限公司自主研发的HIVERT系列通用高压变频器具有较为广泛的适用范围和较为完善的变频控制功能，可以满足各种工况要求。积极采用性能良好的高压变频器产品有利于提升电力设备的整体运行质量。
一、HIVERT通用高压变频器特性
HIVERT高压变频器系列产品属于高压电器设备，主要应用于高压交流电动机的驱动和调速，具有以下几方面特点：（1）采用PWM调制技术，控制精度高，响应速度快，采取模块化设计方法，便于产品维护；（2）允许输入电压范围宽广，可满足国内各类电网的运行条件，产品具有AVR稳压功能，可以防止过压破坏；（3）采用较为成熟的功率单元串联叠波技术，器件可靠性高；（4）具有转速启动功能，可满足电力连续供应要求，在电网瞬间掉电时也能够连续运行；（5）在进行同步投切时，能够实现无扰动切换，还具备高压失电自启动功能，能够满足双电源的切换需求和电压失电工况；（6）单元旁路功能能够自动切除发生故障的单元，避免对变频器的整体运行造成影响；（7）人机交互界面操作简单，功能完善，支持多台变频器的主从控制。
此外，HIVERT变频器还具备强大的保护功能，主要包括电机过载保护、过流保护、输入缺相保护、电气缺相保护、输出单相接地保护、过压保护、过热保护、限流功能、控制电源故障保护、控制电源双路冗余、电气隔离保护等。在系统处于闭环运行状态下，可通过控制量设置，实现电机转速的自动调节。在系统发生故障时，对自动对故障信息进行记录，并进行准确的故障定位，此外还具备柜门报警功能[1]。
二、HIVERT通用高压变频器的主要功能
（一）变频器启停控制功能
采用HIVERT变频器，用户可以在监视器中设置控制方式，选择不同的变频器启停操作。用户设置的控制方式可以与给定方式进行组合，保证变频器控制操作的灵活性。变频器基本控制方式包括本地控制、上位控制和远程控制，其中远程控制又可分为脉冲控制和电平控制。给定控制方式则包括本地给定、上位给定、开关给定和模拟给定几种方式。基本控制方式与给定方式之间可以自由组合，且在紧急情况下均能发出有效的操作信号。用户进行不同的控制方式选择不会影响系统信息的显示和输出，采取任意控制方式都可在监视器和柜门处查看系统运行状态，也可以在现场中控室接受输出信号。
图 1 变频器闭环运行流程图
（二）闭环运行控制功能
变频器处于闭环运行状态下，用户可以设定压力、温度等控制量的期望值，使变频器根据被控量实际值对输出频率和电机转速进行自动调节，进而使实际值与期望值相接近。变频器的自动调节采取PID调节方式，当D取值为0时，则进行PI调节。其计算公式为Mn=MPn+MIn+0，其中，Mn是输出，MPn是比例项，MIn式积分项，0代表微分项。积分项系数为正时，比例项系数为正则作正向调节，比例项系数为负作反向调节，不需要调节时比例项系数置为零。闭环运行PI系数可以进行在线调节，且必须由实际负载，变频器闭环运行流程如图1所示。
（三）同步投切功能
同步切换功能以锁相技术为基础，对变频器输出进行调整，使其与电压频率、幅值、相位相匹配。在锁相技术的支持下，可以实现工频、变频运行的无扰动切换。同步投切功能主要分为两部分：（1）频工投切，由变频器带动电机运行，其输出电压频率、相位和幅值与电网电压的频率、相位、幅值一致后，将电机从变频运行状态切出，投入到电网运行中；（2）工频投切，当电机处于工频运行状态，变频器空载运行，对电网进行跟踪直至锁相，然后将电机从工频运行中切出，投入到变频运行中。要实现同步切换功能，系统需要配置同步电切柜、采样板及电抗器柜[2]。
（四）转速启动功能
转速启动功能是在电机旋转状态下进行启动操作，当设置为该启动方式时，系统对电机转速进行实时检测，接到启动命令后，变频器首先输出与电机转速对应的频率，然后进行加减速处理，直到达到给定的运行频率，执行电机启动操作。转速启动主要被应用于电机的停电再启动，或在电机的工频、变频运行切换时使用。在停电再启动的应用过程中，必须将电机方式设置为自由停机。转速启动的时序图如图2所示。
图 2 变频器转速启动时序图
（五）点动对接功能
系统初装过程中，电机需要与轴进行对接，此时电机负载过高，人工操作不易实现，可采用HIVERT变频器提供的点动对接功能，将其启动方式设置为定位启动。此时按住正向按钮，电机以最低频率下的速度进行正向转动，按住反向按钮，单机则以最低频率下的速度进行反向转动，松开按键则停止转动。
（六）高压失电处理功能
在监视器功能选项中有高压失电速断选项和高压失电自启动选项。在发生高压失电时，用户可以根据具体情况、变频器的故障报警以及来电后变频器是否能够自动运行，对监视器参数进行设置。通过设置失电屏蔽延时，对变频器在高压失电情况下的处理方式进行时间限定。其中，高压失电速断允许与变频器高压失电重故障报警相对应，高压失电速断禁止与高压不就绪，但不进行重故障报警状态相对应。当其设置为禁止状态时，若发生高压失电前系统处于待机状态，根据失电时间与屏蔽时延关系，经过一段时间后，系统可能进入两种状态，一种是屏蔽时延≤恢复来电时间，系统恢复待机状态；另一种是失电时间＞恢复来电时间，系统维持高压不就绪状态。若发生高压失电前系统处于运行状态，经过一段时间后也可能进入两种状态，一种是自启动允许，失电屏蔽时延≤恢复来电时间，则系统恢复原有运行状态；另一种是自启动禁止，失电屏蔽时延≤恢复来电时间，则系统进入待机状态。如果失电时间超过失电屏蔽时延，还会发出高压失电重故障报警。
（七）转矩提升功能
HIVERT变频器具有转矩提升功能，可以通过提升低频输出电压，提升电机转矩。其设定范围在0~15%之间，设置为0时不进行提升，设置为15%时提升效果最大。变频器在压缩机、皮带机等大转矩负载工况下运行，通过提升转矩可以为电机启动提供方便。但转矩过大，也会导致变频器处于过电流状态，因此转矩提升参数应根据实际负载情况决定。
（八）系统旁路功能
HIVERT变频器还提供了系统旁路功能，若变频器发生故障，不能满足电机正常运行需要，且工况不允许停机，则可以通过系统旁路功能，将电机切换到工频电网运行状态。旁路柜分为自动、手动两种，一般工况下的端在停机，可通过手动旁路柜进行人工切换。若工况要求不能停机，则应使用自动旁路柜，实现自动投切。电机切换到工频运行状态后，应将变频器从高压电源系统中切除，方便维护修理[3]。
三、HIVERT通用高压变频器的维护方法
（一）变频器故障及处理方法
1、轻故障报警
HIVERT变压器具有强大的故障检测和保护功能，在发生轻故障时，监控系统会自动发出报警信号，对故障问题进行提示，但不进行记录。提示故障时，指示灯持续闪烁，指导故障排除后警报自动取消。发生轻故障系统不需要停机，可以对变频器进行继续操作。轻故障类型主要包括风机故障、变压器过热、单元柜过热、柜门开启、模拟给定掉线以及单元旁路故障等。
2、重故障报警
重故障报警包括单元重故障报警和系统重故障报警，发生重故障时，系统发出报警信号，并将变频器从高压电源系统中切除，同时记录故障指示和高压分断质量。故障排除后，变频器恢复待机状态。重故障类型主要包括外部故障、电压器过热、电机过流、柜温过热、单元故障、变频器过流、接口板故障、主控板故障和参数错误等。
3、常见故障处理方法
变频器故障类型众多，下面着重介绍几种常见故障的处理方法：（1）变压器超温报警：当变压器的温控仪检测检到的温度大于100摄氏度时，超温报警触电便会闭合，以此实现超温报警。一旦发生超温报警，需要检测柜顶或者柜底风机的运行状态、测温电阻是否存在故障、是否需要更换过滤网等。（2）单元柜过热报警：当单元柜检测到的温度超过55摄氏度时，系统就会自动触发报警系统，实现报警的动作。如果单元柜发生报警，需要第一时间检测风机的工作状态，同时查看开关是否存在跳闸现象，并且及时检测其他的部件状态。
（二）变频器维护方法
1、日常维护与巡视
就变频器的维护而言，应该重视日常的维护工作，加强对变频器的巡视。变频器的日常维护与巡视内容包括以下方面：（1）仔细检查变频器所在室内的温度以及通风情况，其室温应小于45摄氏度；（2）清扫、保持室内的卫生；（3）检查变频器在运行中是否存在异味、声响，其温度是否在合理的范围内；（4）检查变频机机顶、机底的风机是否保持正常的运行；
2、定期维护
对变频器的定期维护包括除尘、紧固等，具体工作内容为：（1）每半年清洁过滤网，如果灰尘较多可以适当的缩短清洁、更换的周期；（2）定期清扫单元柜、变频器规等；（3）定期对信号电缆端子、功率单元进出线端子以及变压器进出线端子开展紧固工作，避免间接终端影响变频器的工作质量[4]。
3、备用单元维护
保障备用单元RX、TX的光纤塞子插好，避免灰尘污染；每6个月对备用电源通电，检查运行状态。
结束语
综上所述，高压变频器对于电力设备的稳定运行具有重要的意义，HIVERT通用高压变频器具有其自身的特性与功能，随着科学技术的发展而不断的进步。以此为基础，高压变频器能够充分的发挥其自身的作用，提高了电力设备的稳定性，采用针对性的维护方法强化了变频器自身的性能。所以，可以将HIVERT通用高压变频器应用在电力设备中，并采用文中的方法对其进行维护。
参考文献
[1]贾贵玺,周晓畅,李华. 高压变频器输出差模滤波器设计和共模电压抑制[J]. 电工技术学报,2011,26(S1):161-165.
[2]朱思国. 6KV-900KW功率单元级联型高压变频器的研制[D].湖南大学,2007.
[3]吴芳. 大功率高压变频器的设计及应用[D].山东大学,2012.
[4]方晶. 高压变频器过电压保护与控制[D].华中科技大学,2011.
论文作者:熊万洪
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/23
标签：变频器论文; 高压论文; 故障论文; 功能论文; 电机论文; 系统论文; 旁路论文; 《电力设备》2017年第24期论文;