摘要：中压变频器在电气设备中应用越来越广泛，本文对于罗宾康4502系列中压变频器的应用进行分析，对于其维护展开探讨。
关键词：中压变频器；应用；维护
1 引言
罗宾康4502系列中压变频器号称是完美无谐波变频器，对电机来说，几近完美的正弦波输入电流使得其功率因数在整个调速范围内无须使用外部功率因数补偿电容即可达到95%，这样避免了功率因数低引起的罚款，同时改善了电压状况：变频器只产生极少的失真电压波形，其产生的电机噪声更本感觉不到，电机不必降额使用；变频器产生的转矩脉动也被消除，降低了机械设备的应力，提高了使用寿命。另外，配电柜、断路器和变压器不会因为无功功率而引起过载，使用标准感应电机，就能在整个速度范围内保持稳定的高功率因数，所以低速应用场合使用该系列变频器收益更大。
2 罗宾康4502系列中压变频器结构及工作原理
我公司中压电为10KV，大型水泵、风机大多采用10KV了电压等级变频器拖动。罗宾康4502系列中压变频器主要由输入输出线路、移相变压器、24个功率单元、控制单元及冷却风机组成。每相电由8个功率单元串联进行驱动，串联方式采用星形接法，中性线浮空。每个功率单元的供电由移相变压器的次级绕组产生。移相变压器的24个次级绕组各自的电压为750V，功率为总功率的1/24，功率单元与其对应的变压器次级绕组间以及对地绝缘等级为10KV。所有功率单元都接收来自同一个中央控制器的指令，这些指令通过光纤电缆传输，以保证绝缘等级达到10KV。为功率单元提供电源的变压器次级绕组在绕制时相互之间有一定的相位差（故称移相变压器），这样消除了由独立功率单元引起的谐波电流，所以初级电流近似为正弦波，因而功率因数能保证较高----满载时为95%。每个功率单元分别由三相二极管整流，将直流电容器组充电至约1050VDC，该直流电压提供给由IGBT组成的单相H型桥式电路。控制单元由信号接口板和转换板、一块A/D转换板、一块奔腾处理器、一块数字调制板、两块光纤接口板组成。信号接口板处理从变频器收集到的反馈信号。该板上的电路先将反馈信号进行量程转换和滤波，然后再通过电缆送到A/D转换板。A/D转换板的功能为对输入输出电压和电流进行采样并将其转换成数字量送到奔腾处理器。处理器完成电机控制的所有功能并产生数字调制器的三相电压指令。数字调制器包括一主三从四个调制器，运行相同的指令代码。光纤接口板通过光纤通道在调制器和单元间传送数据。每个单元通过双光纤通道从接口板接收其触发指令和状态信号。每个功率单元内的控制电路将接收到的信息转换成IGBT的触发脉冲。每次传输都进行完整性奇偶性校验，如果检测到错误将产生链接故障。
交流电通过整流桥转化为直流电，在整流桥之中有快速熔断器，对二极管进行保护，二极管发生故障的时候，通过断开熔断丝可以让整个电路的电流瞬间降到零，这样就可以避免对变频器其它功率部分产生损害。检测系统主要有二极管、IGBT故障检测装置和电流测量线圈组成。完美无谐波变频器电路如下图。输入移相变压器T1的每个次级仅供给一个功率单元。每个功率单元通过光纤接收调制信息以产生负载所需要的输出电压和频率。与标准的PWM系统不一样，加在电机端子上的电压 是由许多较小幅度电压叠加所产生的而不是采用较少的大幅度电压。这样有两个好处：对电机绝缘的电压应力明显减小而电机电流的质量则明显提高。
3 罗宾康4502系列中压变频器的应用
因变频器中没有可开动元器件，如开关、接触器等，元件间安装紧密，杜绝了因开关操作过电压导致的电流过大问题，不产生火花，电机起停平稳，延长了电机及所带负荷使用寿命，所以现大多数大中型风机、水泵都采用变频器拖动。罗宾康4502系列中压变频器广泛应用于大型风机、水泵的控制中。风机、水泵电机起动时在变频器控制下由5Hz逐渐加速到所需发的转速，停机时也可在变频器控制下由当前转速逐渐下降到0Hz，起停时的加、减速时间可根据工艺要求设置。像转炉一次除尘风机电机、高炉出铁口除尘风机电机还可以根据需要由PLC引入高低速控制信号适时调速，进一步减少电能浪费。水泵电机由变频器控制可以实现恒压供水，保证了供水管道的稳定运行，延长管道相关设备的使用寿命。当用于同步电机控制时，变频器另配有一个包含基于晶闸管电流调节器的激磁柜：典型的激磁装置为3PCI系列调节器。激磁装置输出的电流大小由磁通调节器输出决定。
4 罗宾康4502系列中压变频器的维护
中压变频器整流单元及逆变单元在运行时易损坏，常见的直接监测方法无法测量其各类电气量，因此整流单元及逆变单元的数据采集和保护是目前的技术难题，是变频技术广泛应用的瓶颈。然而采用变频电流频谱来分析中压变频器状态，根据中压变频器正常与故障情况下变频电流频谱的不同特点，先直接采集变频电流，然后对其进行频谱分析，判断中压变频器的故障状态，识别结果可靠。采用75mV分流器通道和罗氏线圈通道两种变频电流采集通道不但可以监视其各类电气量，而且可以为识别中压变频器状态提供可靠准确数据，为维护中压变频器提供了技术保障。大功率变频器的移相变压器及功率单元的发热量很大，使变频器所在控制室内温度上升，为了使变频器平稳运行，做好移相变压器及功率单元的散热、对变频器室进行强制空气冷却非常关键。一般对移相变压器及功率单元顶部的排气风机排出的热量直接由管道引到变频器室外，再在变频器室安装空调进行制冷，以确保其控制单元的稳定运行。日常注意检查柜顶风机的运转情况，确认风机能自由旋转。定期检查电缆和螺钉接线端，确保紧固连接。定期对功率单元前面的滤网进行清洗，保证干净的冷却空气进入功率单元，有利于功率单元的稳定运行。
5 总结
罗宾康4502系列中压变频器输出电流波形几近正弦波，普通电机不需任何改动即可由其拖动运行。变频器本身是个热源，其控制系统主要由电力电子电路组成，做好变频器室的温、湿度控制，对于变频器的稳定运行至关重要。变频器控制系统依赖于计算机，因此掌握计算机控制技术对于设备的管理将尤为关键，因为如果出现设备故障，则整个工程将会陷入瘫痪，同时这样的管理体系对于人员的要求也较高，需要人员有较高层次的能力可以驾驭好计算机，让其更好的为变频器而服务。
参考文献
[1]蒋彦国.数字化疏干排水集控系统的研究与应用[J].煤矿机械.2011（02）.
[2]刘东晓.平煤朝川矿一水平中央泵房集控系统改造方案[J].煤矿机械.2010（04）.
[3]罗宾康中压变频器用户手册.
作者简介
郭孝丽（1973-01），女，汉族，当前职务：主管师，当前职称：电气自动化工程师，学历：本科，研究方向：电气。
论文作者:郭孝丽
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/9
标签：变频器论文; 单元论文; 功率论文; 电流论文; 中压论文; 电机论文; 电压论文; 《电力设备》2017年第30期论文;