1、 6KV6KV 高壓變頻裝置高壓變頻裝置 技術(shù)方案書技術(shù)方案書 2013 年 4 月 Page 2 of 20 目 錄 1技術(shù)方案 1-1系統(tǒng)描述 1-1-1系統(tǒng)單線圖 1-1-2方案說明 1-1-3系統(tǒng)特點 1-2系統(tǒng)配置 1-2-1裝置構(gòu)成 1-2-2 裝置結(jié)構(gòu)尺寸 1-3設(shè)備性能 1-3-1 變頻器性能描述 1-3-2 開關(guān)柜性能描述 1-4 A-B CIS-PWM PowerFlex7000 變頻器主要特點 Page 3 of 20 1 技術(shù)方案 1-1 系統(tǒng)描述 1-1-1 變頻器系統(tǒng)單線圖 （注：一次圖為其他項目圖，除功率不同其他一致） 用戶提供 Page 4 of 20 1-1-

2、2 方案說明 系統(tǒng)組成部分：高壓斷路器柜（用戶提供或可選）、高壓變頻器。 高壓變頻器產(chǎn)品型號: Powerflex7000(AB)。輸入電壓 6KV，輸出電壓 0-6KV。輸出不需額外 加馬達(dá)濾波器或升壓變壓器。對電動機(jī)無特殊要求。電機(jī)功率 230KW 選配 250KW 變頻。 電動機(jī)運(yùn)行方式： 變頻運(yùn)行：變頻運(yùn)行：高壓斷路器合閘-運(yùn)行高壓變頻器-電動機(jī)在變頻運(yùn)行狀態(tài) 說明：說明：電動機(jī)為普通電機(jī)用戶自選，無需任何增強(qiáng)絕緣等措施。 變頻器可就地或遠(yuǎn)方控制。遠(yuǎn)方控制時， 變頻器通過 4-20mA 模擬量 AI 接收來自 中控室的速度指令, 通過 4-20mA 模擬量 AO 可將速度、電流等操作員

3、關(guān)心的變量 信號送往中控室。 變頻器可提供 16 個 DI 和 16 個 DO 接口， DI 用于接受現(xiàn)場或遠(yuǎn)方的控制設(shè)備的操 作指令，DO 將變頻器狀態(tài)及故障報警信 號送到現(xiàn)場或遠(yuǎn)方監(jiān)控裝置。 DI 和 DO 還用于與配套設(shè)備之間的互鎖控制。 變頻器具有與 DCS 進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊的能力， 用戶可根據(jù)需要在多種接口中作出選擇， 如 DeviceNet、ContrlNet、RS232/485、M odbus、Profibus、MetaSys, RemoteIO 等。 Page 5 of 20 1-1-3 系統(tǒng)特點 可靠性高！ 利用 6500V 的高壓功率器件直接架構(gòu) 6KV 的變頻器：18 只 S

4、GCT 組成 6KV 的 整流器，18 只 SGCT 組成 6KV 的逆變器，整流器與逆變器的功率元件相同， 變頻器輸出直接為 6kV，無需外置/內(nèi)置升壓變壓器或馬達(dá)濾波器等類似變 壓環(huán)節(jié)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，潛在故障點最少化。 電流源逆變技術(shù)可保證器件的安全串接，每個橋臂三只 6500V 的 SGCT, 使 得逆變單橋臂耐壓等級高達(dá)工作電壓的 3 倍以上。每只 SGCT 電流導(dǎo)通能力 為 800-1500A，變頻耐壓/電流裕量最大化。 電流源逆變器固有強(qiáng)壯的電流保護(hù)特性，無需熔斷保護(hù)電路，不但降低了 系統(tǒng)復(fù)雜程度，而且免除了輸出側(cè)短路造成器件損害的可能。 基于硅材料的 SGCT 開關(guān)器件在大電流高

5、電壓轉(zhuǎn)換器應(yīng)用時，故障率遠(yuǎn)比 IGBT 低。 Page 6 of 20 輸入輸出波形好！ 輸入波形好 PWM 整流器可對高次諧波進(jìn)行有效的抑制，總體諧波畸變 THD 小于 5%，不需諧 波分析及加低通濾波環(huán)節(jié)，直接滿足 IEEE519-1992 諧波抑制標(biāo)準(zhǔn)，用戶不必 擔(dān)心因使用變頻造成對電網(wǎng)環(huán)境和穩(wěn)定性的破壞。 輸出波形好 PWM 電流型變頻器輸出無 dv/dt 及 di/dt 產(chǎn)生, 無需另加馬達(dá)濾波器，可直接 拖帶普通舊電機(jī)。電機(jī)無額外溫升，不必降容使用。變頻器到電機(jī)之間的電纜 長度可達(dá) 15 公里，電纜為普通高壓電纜, 不需鎧裝屏蔽。 變頻器直接輸出 6KV, 原電機(jī)不需要作任何改動。

6、 完美的輸出波形完美的輸出波形,拖帶普通舊電機(jī)拖帶普通舊電機(jī) 200ms210ms220ms230ms240ms250ms Time v(bg1)+v(bg2)+v(bg3) 10KV 0V -10KV v(ia) 400V 0V -400V 18.cct Date/Time run: 31/03/98 15:28:09Temperature: 27.0 Page 7 of 20 能量回饋，快速制動！ AB 電流型高壓變頻器固有能量回饋能力，可將降速工況(發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)) 下負(fù)載反饋回的能量回送電網(wǎng), 利用再生制動快速降低電機(jī)轉(zhuǎn)速。電流型 變頻器具有電流內(nèi)環(huán)，可利用強(qiáng)大的電流控制能力快速增加電

7、機(jī)轉(zhuǎn)速，特 別適用需頻繁快速調(diào)節(jié)的大慣性負(fù)載的控制。 利用能量回饋及 4 象限運(yùn)行特性, AB 電流型高壓變頻器可啟動反向旋轉(zhuǎn)電 機(jī), 如啟動由于擋板漏風(fēng)造成的反向旋轉(zhuǎn)的風(fēng)機(jī)。 Page 8 of 20 大屏液晶顯示，使用簡單，維護(hù)方便！ 使用大屏幕顯示的操作員終端, 英文界面。變頻器的狀態(tài)、輸入輸出變量、 自診斷結(jié)果、故障報警均可顯示在屏幕上, 信息量大。通過終端上的鍵盤， 可輕松對變頻器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置及工作方式的組態(tài)，使用簡單。 高集成度的 SGCT 器件及專利產(chǎn)品 PowerCage 機(jī)架的使用，提高了系統(tǒng)模塊 化程度。友善的人機(jī)界面，提供了所有的維護(hù)信息。所有器件在機(jī)柜正面 安裝維護(hù)。功

8、率模塊的更換時間小于 5 分鐘。 濾網(wǎng)的清洗更換可不停電進(jìn)行。 沒有需要定期更換的器件(如電壓型變頻器中大量使用的 3-4 年壽命電解電 容器)。 Page 9 of 20 1-2系統(tǒng)配置 1-2-1裝置構(gòu)成 序號序號設(shè)備名稱設(shè)備名稱設(shè)備型號設(shè)備型號數(shù)量數(shù)量注釋注釋 1 1 變頻器 7000-A036DJKD-RPDTD-1EDSTP-1STR-1STP-3LL- 4DRNR-4DRYG-4FLTR-4WRNA-13COMMH-14CET- 14RT2-14TS1-14TS2-14TS3-14TS4-14TS5-17-31CC- 89D5-760A-804-5010E-5035D 1羅克韋爾

9、變頻器型號說明：變頻器型號說明： 序號型號代碼型號說明 17000 PowerFlex 7000 風(fēng)冷型變頻器 2A575DJKD6600V，250KW，36A，三相 400VAC 控制電源 3RPDTD輸入電抗器，DTD 結(jié)構(gòu)，PWM 整流，PWM 逆變 41EDSTP急停按鈕 51STR啟動按鈕 61STP停止按鈕 73LL本地/遠(yuǎn)程選擇開關(guān) 84DRNR運(yùn)行指示燈（紅色） 94DRYG準(zhǔn)備好指示燈（綠色） 104FLTR故障指示燈（紅色） 114WRNA報警指示燈（橙色） 1213COMMHModbus 通訊卡 1314CETPVP 彩色顯示觸摸屏 1414RT2UPS 電源 1514T

10、S14-20mA 模擬量輸入 1 1614TS24-20mA 模擬量輸出 2 1714TS34-20mA 模擬量輸出 3 Page 10 of 20 1814TS44-20mA 模擬量輸出 4 1914TS54-20mA 模擬量輸出 5 2017低壓控制回路浪涌抑制器 2131CC風(fēng)冷 22 89D54 個輔助控制繼電器：運(yùn)行、就緒、故障、報警 23760A本地速度給定 0-10V 電位計 2480420 個未接線的備用端子 255010E150W，240VAC 加熱器 265035D用戶提供 2700W 220-240VAC 加熱器電源 1-2-2 裝置結(jié)構(gòu)尺寸 機(jī)柜結(jié)構(gòu)為 NEMA1 型，

11、柜表面噴涂色標(biāo) ANSI49(中度淺灰)。主電源母線容量 1200Amps，鍍鋅銅 排，非絕緣，短路容量 60KA。 接地母線為 x 2 in (6.4 x 51mm)銅排。 電源為 6 千伏，三相， 50 赫茲 機(jī)柜頂端加有 2*4 英寸的導(dǎo)線槽。 機(jī)柜機(jī)柜容量容量寬度寬度厚度厚度高度高度重量重量 變頻器250KW2400mm1000mm2320mm2160kg 參考尺寸，以最終圖紙尺寸為準(zhǔn) Page 11 of 20 13 設(shè)備性能 1-3-1 變頻器性能描述及技術(shù)數(shù)據(jù)表 BULLETIN 7000 標(biāo)準(zhǔn)性能標(biāo)準(zhǔn)性能: : NEMA Type 1 帶密封條和通風(fēng)口的防護(hù)外殼。 6500V

12、800A/1500A SGCT-對稱門極換流晶閘管。系統(tǒng)器件數(shù)量低，設(shè)備可靠性高。 專利 PowerCage 整流逆變機(jī)架。輕松設(shè)備維護(hù)，快速器件更換。 位于低壓盤面上的操作員終端。中/英文彩屏顯示?！霸O(shè)置向?qū)А惫δ堋?標(biāo)準(zhǔn)操作開關(guān)組合包括：啟動，停止，緊急停車按鈕；本地/遠(yuǎn)方選擇開關(guān)；調(diào)速旋鈕。 操作員終端上對輸出電流，電壓，速度，負(fù)載的棒形數(shù)顯表。 集成單鐵芯式直流電抗器。免除電子熔斷電路，消除無故跳閘。 整流及逆變觸發(fā)信號采用光纖隔離。 使用數(shù)字信號處理器(DSP) 和現(xiàn)場可組態(tài)門排列控制器(FPGA)的全數(shù)字控制 無傳感器矢量控制，可選帶測速反饋的全矢量控制。 8 個變量的趨勢記錄緩沖

13、器(單或多快門記錄)。 對外 I/O 接口板上 16 個可組態(tài)數(shù)字輸入，16 個可組態(tài)數(shù)字輸出。 帶模擬信號過濾；共模干擾抑制；電壓/電流反饋；測速反饋和測試點的信號處理板。 盤面編程(可通過筆記本更新軟件版本)。 包括低壓觸發(fā)檢測的 4 個測試模式。 自動整定方式 標(biāo)準(zhǔn)正弦的馬達(dá)電流及電壓波形。適用普通舊電機(jī)(異步電機(jī)，同步機(jī)電機(jī)) PWM 整流器，有效抑制諧波。 金屬氧化抑制器輸入保護(hù) 電子變頻過載保護(hù)。 電子電機(jī)過載保護(hù)。 5 周波不跳閘(加 UPS 可延長時間)。 能量回饋,再生制動 脈寬調(diào)制(PWM)/選擇諧波抑制(SHE)調(diào)制技術(shù) Page 12 of 20 變頻器技術(shù)數(shù)據(jù)表變頻器

14、技術(shù)數(shù)據(jù)表 序號名 稱投標(biāo)參數(shù)備 注 1型式及型號PF7000 2供貨商羅克韋爾自動化美國 AB 品牌 3隔離變壓器參數(shù)、廠家不需要 4旁路形式無 5對電動機(jī)的要求無特殊要求 6額定輸入電壓/允許變化范圍 kV 6.0， -10% +10% 7系統(tǒng)輸出電壓 kV06.0 8系統(tǒng)輸出電流 A36 9逆變側(cè)最高輸出電壓 kV6.0 10額定容量 KW250 11額定輸入頻率/允許變化范圍50Hz/60Hz，+/- 5% 12 對電網(wǎng)電壓波動的敏感性 -10% +10% 13變頻器效率 97.5% 14 諧波 5%滿足 GBT14549、 IEEE519-1992 15可靠性指標(biāo)(平均無故障工作時間

15、) 100,000 小時 16輸入側(cè)功率因數(shù) 不低于 0.95 17控制方式 直接矢量控制 18控制電源 400V 3 相 容量要求不低于 Page 13 of 20 序號名 稱投標(biāo)參數(shù)備 注 30KVA 19UPS 型式、參數(shù)及容量 自帶 20整流形式及元件參數(shù) 中壓 SGCT,耐壓 6500V/塊 21逆變形式及元件參數(shù) 中壓 SGCT,耐壓 6500V/塊 22電隔離部分是否采用光纖電纜是 23噪聲等級 85DB 24冷卻方式強(qiáng)迫風(fēng)冷 25過載能力 110% 1min，每 10min 一次 26通訊方式 Modbus RTU 27系統(tǒng)總損耗(按不同標(biāo)號分別填寫) 6.25KW 28標(biāo)準(zhǔn)控

16、制連接線 1.5mm 29模擬量信號(輸入)規(guī)格及數(shù)量 4-20mA,1 路 30模擬量信號(輸出)規(guī)格及數(shù)量 4-20mA,4 路 31開關(guān)量信號(輸入)規(guī)格及數(shù)量 干結(jié)點,16 32開關(guān)量信號(輸出)規(guī)格及數(shù)量 干結(jié)點,16 33防護(hù)等級 標(biāo)準(zhǔn) IP21 可做 IP54 34操作鍵盤 液晶觸摸屏 35界面語言中英文 36變頻裝置外形尺寸 2400W*1000D*2320H 37變頻裝置重量 2160kg 38盤前維護(hù)或盤后維護(hù) 盤前 Page 14 of 20 1-3-2開關(guān)柜性能描述（可選：國內(nèi)配套） 標(biāo)準(zhǔn)性能標(biāo)準(zhǔn)性能: : 國產(chǎn)開關(guān)組件 按照電力系統(tǒng)規(guī)范化設(shè)計 滿足電力系統(tǒng)五防要求 無

17、載隔離開關(guān)，帶外部操作手柄， 變頻/工頻相互連鎖, 操作手柄與高壓柜門完全連鎖 操作手柄帶合閘鎖孔 門上有可查看隔離開關(guān)位置的窗口 機(jī)柜與變頻柜顏色尺寸統(tǒng)一 Page 15 of 20 1-4 A-B CIS-PWM PowerFlex7000 變頻器主要特點 A-B 變頻器使用 CSI-PWM 技術(shù)，此技術(shù)已獲得多于 1,200,000 匹馬力現(xiàn)場安裝運(yùn)行記錄的驗證。 羅克韋爾自動化/AB 是中壓馬達(dá)驅(qū)動裝置的主要供應(yīng)商。 其產(chǎn)品電壓等級可從 2300V 到 6900V，功 率高達(dá) 16,000 匹馬力。AB 在持續(xù)成功的同時不斷引入最新技術(shù)，包括 18 脈沖整流、PWM 整流、 同步電機(jī)控

18、制、調(diào)制解調(diào)器通訊、縮減器件數(shù)量、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化等。 CSI-PWM 集電流源逆變功率結(jié)構(gòu)及脈寬調(diào)制模式的 優(yōu)勢于一體，創(chuàng)造了與傳統(tǒng)六步方波電流源變 頻截然不同的產(chǎn)品。CIS-PWM 使用很少功率器件，系統(tǒng)簡單可靠。控制策略為帶或不帶測速反饋 的直接矢量控制，其運(yùn)行效果近似直流驅(qū)動裝置，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于電壓/頻率定比變頻器。 組成功率單元的核心器件是綜合了 IGBT 和 GTO 優(yōu)點的新型功率開關(guān)器件-SGCT。器件特點為： 集成門驅(qū)動電路的增強(qiáng)型 GTO。 門驅(qū)動與器件的集成確保了低電感路徑。 更高效率和統(tǒng)一的門極觸發(fā)。 極低的導(dǎo)通和開關(guān)損耗 低故障率(每十億小時100 次故障可能) 雙面冷卻，低熱損傷

19、 SGCT 阻斷正反雙方向 6500V 電壓, 電流單方向流通 無沖孔的整體結(jié)構(gòu) 平板對稱 pnp 結(jié) 取消，簡化緩沖電路器件 提高了工作頻率，減少了吸收器件的尺寸(50%左右)，增強(qiáng)了變頻的性能 使用 SGCT，變頻所需器件數(shù)量最少，可靠性最高。變頻的成本及尺寸進(jìn)一步降低 Page 16 of 20 變頻器的整流器配置豐富，用戶可根據(jù)實際應(yīng)用場合選擇最恰當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品。 CSI PWM-PWM 全速度和負(fù)荷范圍內(nèi)的馬達(dá)友善波形 沒有其他變頻器可提供如此高質(zhì)量的施加于馬達(dá)的電壓和電流波形。在所有速度和負(fù)荷范圍 內(nèi)電流及電壓近似正弦波形。諧波畸變總和(THD)小于 5%. 出 出出 出出 出出 出 1

20、00% 出 出出 出, 100% 出 出出 出 Voltage Current 固有的能量再生能力 PF7000 固有能量再生能力，不需額外軟硬件即可使馬達(dá)制動及將能量回饋于電網(wǎng)。該功能適用需 頻繁啟制動或速度響應(yīng)要求高的應(yīng)用對大慣性負(fù)載(離心風(fēng)機(jī)，窯，磨等)的調(diào)速特別有效。需再 生制動功能的應(yīng)用不限于停車運(yùn)行，比如下坡傳輸帶料拖電機(jī)的工況。 設(shè)計用于普通交流電機(jī)設(shè)計用于普通交流電機(jī) 不需配變頻電機(jī)不需配變頻電機(jī) 適用改造或新項目適用改造或新項目 無無 dv/dt 問題問題 無無 dI/dt 問題問題 無脈動力矩問題無脈動力矩問題 安靜，平穩(wěn)的馬達(dá)運(yùn)行安靜，平穩(wěn)的馬達(dá)運(yùn)行 馬達(dá)電纜長度無限制馬

21、達(dá)電纜長度無限制 800 Amp, 6500 Volt SGCT SGCT Wafer Structure Page 17 of 20 低器件數(shù)量 電流型變頻可輕松可靠串接器件以達(dá)到高壓輸出6.5kV 功率器件的使用及獨(dú)特的功率模塊設(shè)計導(dǎo) 致了極少的器件數(shù)量。因此系統(tǒng)簡單，效率高，并增加了可靠性。該裝置中沒有低壓變頻模塊， 不需降壓/升壓變壓器。 電源測諧波抑制的多種選擇 目前關(guān)于電源系統(tǒng)諧波的問題越發(fā)引人注目。這主要因為非線性負(fù)載占全廠負(fù)載比例的增加。最 新的諧波標(biāo)準(zhǔn) IEEE519-1992 提出對單體和整體電流諧波畸變更嚴(yán)格的限制。其目標(biāo)是將公共耦 合點處的電壓 THD 約束在 5%以下

22、。 AB 變頻器將滿足 IEEE 519-1992 標(biāo)準(zhǔn)。 如需將諧波抑制在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，可選擇如下方案： a) 6 脈沖整流器加諧波濾波器 b) 高脈沖數(shù)整流器：18 脈沖 c) PWM 整流器 當(dāng)新裝變頻負(fù)載占全廠負(fù)載比例大于 25%時，則需要對廠級電源系統(tǒng)進(jìn)行諧波分。某些供應(yīng)商宣 稱使用其產(chǎn)品不需要諧波分析，這是錯誤的。首先沒有無諧波的變頻器。其次任何系統(tǒng)都具有介 于感性和容性部件間的諧振點。諧波分析可預(yù)測電源畸變水平和潛在的系統(tǒng)自激振蕩。 AB 的消諧系統(tǒng)方案將考慮所有諧波源，并針對廠級公共耦合點(PCC)的諧振點。除此之外還包括 電訊干擾。 PWM 整流器、PWM 逆變器 Page 18

23、 of 20 PWM 整流器的電壓、電流波形 可靠性高 被證實的技術(shù)；低器件數(shù)量；及優(yōu)化門驅(qū)動/吸收網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計確保了變頻器的可靠性，使生產(chǎn)的連 續(xù)運(yùn)行時間最大化。 增強(qiáng)型診斷功能提供元件級的故障判別并進(jìn)行指示和報警。低壓測試模式，自整定和趨勢分析功 能簡化了啟動調(diào)試工作。 AB 帶隔離開關(guān)的輸入接觸器可提供可靠的功率電路保護(hù)和緊急停車(使用負(fù)荷開關(guān)的高壓變頻器則 無緊急停車功能)。 維護(hù)簡單 盡管結(jié)構(gòu)尺寸比其他高壓變頻器更小，7000 仍有非常大的內(nèi)部空間，便于維護(hù)。成品極其模塊化， 工業(yè)化。所有部件可從正面拆裝。 友好的操作員界面可以方便地讀取診斷信息及操作變量和參數(shù)。低壓控制盤是全數(shù)字的，

24、與中壓 部通過光纖進(jìn)行隔離。 不需中壓電源，可通過低壓測試方式對變頻器觸發(fā)，診斷，冷卻系統(tǒng)運(yùn)行功能進(jìn)行檢測。 操作成本低 AB 變頻器操作成本非常低。98.6 % 的效率幫助您盡可能高地節(jié)能及盡可能低地增加空調(diào)負(fù)荷。 軟啟動，軟停止，馬達(dá)的直接速度控制緩解了相關(guān)傳動設(shè)備的磨損，降低了維護(hù)成本。 Page 19 of 20 H Hi ig gh h E Ef ff fi ic ci ie en nc cy yH Hi ig gh h E Ef ff fi ic ci ie en nc cy y 80.00% 82.00% 84.00% 86.00% 88.00% 90.00% 92.00% 94

25、.00% 96.00% 98.00% 100.00% 25.00%35.00%50.00%55.00%80.00%100.00% EFFICIENCY LOAD VSI-PWM, IGBT Drive * Conventional CSI Drive * CSI-PWM, GTO Drive * * Measured Efficiency * Typical Efficiency 標(biāo)準(zhǔn)化之優(yōu)勢 大部分高壓變頻器需要輸入/輸出/旁路接觸器及各種控制功能。羅克韋爾自動化中壓部可提供所有 輸入開關(guān)柜，旁路開關(guān)柜，軟起動器及變頻器。所有產(chǎn)品在同一工廠進(jìn)行設(shè)計，生產(chǎn)及測試。 在羅克韋爾自動化集成系統(tǒng)有如下好處： 低成本之方案 標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計，性能，選項，生產(chǎn)過程(統(tǒng)一的外觀及結(jié)構(gòu)) 針對 AB 變頻器的標(biāo)準(zhǔn)輸入開關(guān)和非標(biāo)的旁路開關(guān)。 標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)電圖紙 標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)電連鎖 標(biāo)準(zhǔn)的電源及控