《西門子變頻器培訓(xùn)》PPT課件

1、自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)培訓(xùn)為何要使用變頻器為何要使用變頻器變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。變頻器的出現(xiàn)將設(shè)備的可調(diào)速運(yùn)行變成可能。變頻器也可實(shí)現(xiàn)設(shè)備啟動(dòng)過(guò)程中的保護(hù)作用。由于變頻器的可調(diào)節(jié)電源頻率功能，所以變頻器還能起到節(jié)能作用。電網(wǎng)電源直接供給給運(yùn)電設(shè)備時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大啟動(dòng)電流及轉(zhuǎn)矩。設(shè)備的可調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)也是工業(yè)生產(chǎn)的迫切需求。自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)培訓(xùn)何為變頻器何為變頻器電機(jī)變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。變頻器把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備。其中控制電路完成對(duì)主電路的控制；

2、整流電路將交流電變換成直流電；直流中間電路對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波；逆變電路將直流電再逆成交流電。對(duì)于如矢量控制變頻器這種需要大量運(yùn)算的變頻器來(lái)說(shuō)，有時(shí)還需要一個(gè)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩計(jì)算的CPU以及一些相應(yīng)的電路。變頻調(diào)速是通過(guò)改變電機(jī)定子繞組供電的頻率來(lái)達(dá)到調(diào)速的目的 整流逆變自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)培訓(xùn)變頻器逆變器輸出波形變頻器逆變器輸出波形直流母線交流電機(jī)000變頻器的逆變單元，是用過(guò)頻繁的導(dǎo)通、關(guān)斷晶閘管/晶體管來(lái)產(chǎn)生不同頻率的直流電。高速變化的直流電流/電壓可近似的看作為按正弦波變化的交流電流/電壓電源。由此可見(jiàn)，變頻器的核心器件既逆變器單元中的晶閘管/晶體管理想晶閘管/晶體管應(yīng)當(dāng)具有下列特性:斷開狀態(tài)

3、能承受較高的電壓；導(dǎo)通狀態(tài)能承受較大電流并具有很低的壓降；開關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)，開/關(guān)速度快，能承受很高的di/dt和dv/dt。自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)培訓(xùn)大功率開關(guān)器件的發(fā)展大功率開關(guān)器件的發(fā)展60s70s80s90s00s時(shí)間市場(chǎng)IGCTGTOIGBT門極關(guān)斷晶閘管（GTO）工作電流大，耐壓等級(jí)高關(guān)斷回路不可靠 絕緣柵雙極晶體管（IGBT）目前市場(chǎng)主流大功率開關(guān)器件 通斷工作頻率高，輸出曲線平滑驅(qū)動(dòng)損耗小集成門極換流晶閘管 （IGCT）高阻斷能力和低通態(tài)壓降 ，市場(chǎng)化最高性能可達(dá)到4.5kV4kA 較高的通斷頻率有效硅面積小、低損耗di/dt，既導(dǎo)通瞬間電流特性不佳 西門子中壓MV變頻器采用IGBT作為其逆變

4、單元的開關(guān)器件自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)培訓(xùn)西門子中壓西門子中壓MV變頻器基本結(jié)構(gòu)變頻器基本結(jié)構(gòu)3AC 1.2 kV 50Hz整流單元直流母線逆變單元M3 +- -03AC 2.3 kV雙相電源輸入接口：雙相電源輸入接口：12 脈動(dòng)工作變頻器系通過(guò)脈動(dòng)工作變頻器系通過(guò)2臺(tái)功率相同的并聯(lián)連接的整臺(tái)功率相同的并聯(lián)連接的整流單元或整流流單元或整流/回饋單元共同回饋單元共同供電。供電。它們可由一臺(tái)次邊相差它們可由一臺(tái)次邊相差30 的三繞組變壓器供電。由此，的三繞組變壓器供電。由此，電網(wǎng)擾動(dòng)作用明顯減小。其電網(wǎng)擾動(dòng)作用明顯減小。其5 次和次和7 次諧波電流，相對(duì)于次諧波電流，相對(duì)于6 脈動(dòng)工作來(lái)講幾乎完全抵銷。脈動(dòng)工

5、作來(lái)講幾乎完全抵銷。雙段直流母線：雙段直流母線：產(chǎn)生更接近正弦曲線輸出波形產(chǎn)生更接近正弦曲線輸出波形直流母線間跨接可控放電直流母線間跨接可控放電電阻：電阻：用于緊急情況下快速釋放用于緊急情況下快速釋放直流母線上的殘電壓直流母線上的殘電壓?jiǎn)沃绷髂妇€單直流母線雙直流母線雙直流母線單獨(dú)控制電源：?jiǎn)为?dú)控制電源：中壓中壓MV變頻器需要獨(dú)立的變頻器需要獨(dú)立的AC380V電源做為其控制電源電源做為其控制電源自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)培訓(xùn)西門子中壓MV變頻器外觀自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)培訓(xùn)變頻器控制柜外觀變頻器控制柜外觀自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)培訓(xùn)MV變頻器控制柜主機(jī)箱電池PM5ITSP2MM3SS52 (ET200S)SS52(OP7) CBP

6、2:通訊/調(diào)試接口PM5:CPU模塊,處理控制任務(wù),如邏輯、通訊、信號(hào)、設(shè)定、速度控制和變頻器監(jiān)控。ITSP2:所有硬件相關(guān)的開環(huán)和閉環(huán)控制功能和實(shí)際值檢測(cè)功能。MM3:緩沖存儲(chǔ)器模塊包含一個(gè)存儲(chǔ)器(RAM),通過(guò)它,CPU 模塊可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。SS52:用于連接操作面板OP7和外部IO接口ET200S的通訊板塊。CBP2:與PLC系統(tǒng)通訊，或者供用戶調(diào)試變頻器。自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)培訓(xùn)MV變頻器控制柜UEL板UEL板：用于將數(shù)字電氣信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的光信號(hào)。這樣確保了控制模塊和各個(gè)IGBT 、部分高壓回路的觸發(fā)的開關(guān)命令信號(hào)和返回信號(hào)的電氣隔離。UEL主要用于下列單元的觸發(fā)/檢測(cè)的光電隔離：IGBT

7、、直流母線放電電阻、直流母線預(yù)充電回路。自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)培訓(xùn)MV變頻器控制柜24V電源及檢漏模塊24V電源用于高壓柜控制及速度編碼器模塊絕緣監(jiān)視儀自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)培訓(xùn)MV變頻器控制柜電源GSV電源開關(guān)用于IGBT 觸發(fā)、放電晶閘管觸發(fā)、輸出電壓和輸出電流實(shí)際值檢測(cè)及直流母線電壓檢測(cè)。預(yù)充電電源開關(guān)AC380V至預(yù)充電升壓變壓器的開關(guān)。自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)培訓(xùn)MV變頻器控制柜ET200S模塊ET200S：用于變頻器控制和監(jiān)控硬件(輔助運(yùn)行，溫度監(jiān)控，高壓斷路器控制功能等)。此外，它還作為系統(tǒng)側(cè)接口的控制端子排。自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)培訓(xùn)MV變頻器控制柜OP7操作面板OP7 操作面板：四行顯示文本用于SIMOVERT MV

8、 變頻器的本地操作。它具有操作控制和監(jiān)控功能。OP7 操作面板鍵具有開環(huán)和閉環(huán)控制軟件?？蛇x用下列功能:顯示傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)際值用上/下鍵或數(shù)字鍵可以輸入速度設(shè)定值可以讀或刪除故障/報(bào)警信息對(duì)模擬輸出可選擇實(shí)時(shí)時(shí)間和跟蹤信號(hào)在OP7 操作面板上可顯示下列實(shí)際值:速度實(shí)際值轉(zhuǎn)矩電機(jī)電壓電機(jī)功率因數(shù)電機(jī)電流直流母線電壓電機(jī)功運(yùn)行時(shí)間圖自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)培訓(xùn)MV變頻器功率柜IGBT功率模塊風(fēng)壓繼電器及GSV電源自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)培訓(xùn)MV變頻器風(fēng)壓繼電器及GSV電源風(fēng)壓繼電器GSV電源自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)培訓(xùn)MV變頻器控制柜前門OP7操作面板急停按鈕自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)培訓(xùn)MV變頻器控制柜后視直流母線放電電阻放電電阻觸發(fā)晶閘管預(yù)充電回

9、路自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)培訓(xùn)MV變頻器與斷路器接口自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)培訓(xùn)MV變頻器與電機(jī)速度編碼器電機(jī)編碼器接線端變頻器接線端自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)培訓(xùn)MV變頻器通訊接口CS7板上的兩塊SS52卡因內(nèi)部程序不同，所以不能上下互換。SS52卡在CS7板及本卡上均有LED小燈，正常工作時(shí)，LED小燈為常亮。自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)培訓(xùn)CBP2通訊板置于變頻器主機(jī)箱的CBP2 通訊板通過(guò)PROFIBUS DP 將MV傳動(dòng)裝置接至自動(dòng)化系統(tǒng)。CBP2板正常工作時(shí)，板上紅黃綠三個(gè)LED小燈會(huì)同時(shí)閃爍。自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)培訓(xùn)OP7操作面板置于變頻器主機(jī)箱的OP7 上能夠?qū)崿F(xiàn)選擇一定的參數(shù)去控制和觀察傳動(dòng)系統(tǒng)。在OP7操作窗口上共顯示四行文字，如果當(dāng)

10、前顯示內(nèi)容為初始顯示內(nèi)容時(shí)，第一行為MV變頻器的版本號(hào)，第二行為控制系統(tǒng)給定變頻器的速度設(shè)定，第三行為電機(jī)速度返回，第四行為變頻器的當(dāng)前狀態(tài)。在任何非初始顯示內(nèi)容時(shí)，可以通過(guò)多次按”ESC”鍵和按一次”ENTER”鍵返回初始顯示畫面。在初始顯示內(nèi)容下，變頻器狀態(tài)的內(nèi)容有：Fault變頻器有禁止啟動(dòng)故障存在，如變壓器瓦斯、溫度故障，變頻柜急停按下等；Not Ready高壓斷路器柜隔離未合，或PLC給變頻器正在發(fā)送急停信號(hào)；Ready變頻器合閘準(zhǔn)備好；Ready to Operate高壓斷路器已合閘，變頻器允許運(yùn)行；Operate變頻器運(yùn)行中。在初始顯示內(nèi)容下，可按一下”ESC”鍵和上下左右鍵查看

11、變頻器當(dāng)前詳細(xì)故障/狀態(tài)，以及歷史故障記錄。在初始顯示內(nèi)容下，按下鍵可查看變頻器的運(yùn)行各種參數(shù)，如電壓、電流、功率、直流母線電壓等自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)培訓(xùn)OP7操作面板的參數(shù)設(shè)置在變頻器OP7面板上按F2(HOME)進(jìn)入菜單選擇畫面：10 開始顯示11 電機(jī)數(shù)據(jù)12 傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)13 設(shè)定值通道14 閉環(huán)速度/頻率控制15 磁場(chǎng)定向控制16 變頻器開環(huán)控制17 OP7 系統(tǒng)設(shè)定18 服務(wù)菜單19 半導(dǎo)體診斷20 跟蹤A21 跟蹤B在每個(gè)菜單上可使用上、下選菜單，ENTER進(jìn)入子菜單：OP7僅僅可對(duì)變頻器設(shè)置部分的參數(shù)。自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)培訓(xùn)OP7操作面板的參數(shù)設(shè)置自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)培訓(xùn)OP7操作面板的參數(shù)設(shè)置自動(dòng)

12、化與驅(qū)動(dòng)培訓(xùn)OP7操作面板的參數(shù)設(shè)置自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)培訓(xùn)MV變頻器常用維護(hù)關(guān)于中壓變頻器的幾個(gè)特性：在MV中壓變頻器的直流母線上跨接有放電電阻，其作用是當(dāng)出現(xiàn)緊急情況需要緊急停車時(shí)，在變頻器給高壓斷路器發(fā)出分閘命令80ms后，變頻器不判斷斷路器是否斷開，放電電阻開始導(dǎo)通，將變頻器整流回路的殘余電量釋放掉。由此可見(jiàn)，只要在緊急停車條件下斷路器未斷開，或者在變頻器處于緊急停車狀態(tài)下斷路器合閘，都會(huì)燒毀變頻器整流回路的放電電阻模塊以及放電電阻附近的線纜。造成這些事故的可能原因有：斷路器機(jī)構(gòu)存在故障；高壓柜操作電源丟失，并且斷路器柜沒(méi)有配置失壓脫扣裝置；在變頻器處于急停狀態(tài)時(shí)，人為手動(dòng)對(duì)高壓斷路器柜進(jìn)行合閘操作。自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)培訓(xùn)MV變頻器常用維護(hù)關(guān)于中壓變頻器的幾個(gè)特性：在MV中壓變頻器的整流回路上跨接有大容量電容，電容回路的電路特性是：無(wú)法承受di/dt 的快速變化，因?yàn)殡娙輰?duì)于直流電在導(dǎo)通的瞬間相當(dāng)于短路，所以如果直接將高壓電直接輸送到變頻器整流回路上，會(huì)對(duì)變頻器造成嚴(yán)重的損壞 。正常的變頻器啟動(dòng)順序是，變頻器在工作前，先通過(guò)一個(gè)交流升壓器將AC380V輔助電源的電壓施加到整流單元直流母線上，經(jīng)過(guò)10秒左右的直流母線充壓，直流母線電壓達(dá)到DC3300V之后，再斷開預(yù)充電回路，并對(duì)高壓斷路器柜發(fā)出合閘指令。由此可見(jiàn)，下列操作是被