HINV 高壓變頻調速系統(tǒng)
HINV系列高壓變頻器由控制柜、功率單元柜、變壓器柜三部分組成，另外配有手動或自動的工頻/變頻旁
路切換柜供用戶選用。控制柜內裝系統(tǒng)控制器和低壓控制電器，控制柜正面安裝了人機交互的視窗控制器；
功率單元安裝于功率單元柜內。所有功率單元分為3組，同組功率單元的輸出相互串聯(lián)形成3相電壓；變壓
器柜內裝移相變壓器，前面板上安裝變壓器溫度控制器，功率單元柜和變壓器柜頂部安裝散熱風機；旁路
切換柜內安裝用于電動機在變頻/工頻兩種不同運行方式之間實現切換的高壓隔離開關組或高壓真空斷路器組。
產品特色
一、成熟可靠的設計
- 1、 具有自主知識產權
- 北京動力源科技股份有限公司依托電源產業(yè)雄厚的實力，在博采國內外同類產品之長的基礎上自主研發(fā)了
- HINV系列高壓變頻器，并于2004年成功推向市場。產品通過了國家電控配電設備質量監(jiān)督檢驗中心的型式
- 測驗，符合并優(yōu)于IEC 61800-4：2002和GB/T 12668.4的要求。
- 2、 技術先進、成熟可靠
- HINV系列高壓變頻器采用最成熟的單元級聯(lián)型拓撲結構和可靠的載波移相多電平控制技術。此技術有效地
- 避免了開關器件耐壓不足的缺點，并可達到輸出電壓變化率低以及完美無諧波的優(yōu)點。通過多年的市場驗證，
- 證明此技術具有很高的可靠性。
- 3、應用行業(yè)眾多
- HINV系列高壓變頻器具有優(yōu)越的性能，廣泛應用于電力、采礦、冶金、石油石化、水泥、造紙等行業(yè)的電動機
- 變頻調速領域，運行安全可靠，節(jié)能效果顯著，可為用戶帶來顯著的經濟效益，獲得廣大用戶的認可。
- 4、超長壽命的功率單元設計
- 業(yè)內領先的功率單元設計，高可靠、高性能的開關器件，特有的超長壽命電容，卓越的驅動設計和結構設計，
- 大大提高系統(tǒng)可靠性，保證用戶的經濟收益，減少維護費用。、
- 5、功率單元智能旁通技術
- 單元發(fā)生故障時，故障單元被旁通，高壓變頻器將旁通運行，保障生產的連續(xù)性；故障單元被智能旁通后，
- 非致命故障消除后可自恢復，系統(tǒng)自動調節(jié)輸出線電壓平衡。此技術使設備即便發(fā)生單元故障也能夠繼續(xù)運行，
- 大大提高了系統(tǒng)可靠性。
- 6、功率單元直流電壓智能監(jiān)測
- 獨創(chuàng)性的功率單元直流母線電壓的實時監(jiān)測及顯示功能，對功率單元提供電壓預保護，避免電動機因降速過快
- 等原因帶來的直流過壓等故障，增加了系統(tǒng)的可靠性。
- 7、無沖擊軟啟動技術
- HINV系列高壓變頻器具備軟啟動功能，通過限制啟動電流，減小對電網影響，提高設備的使用壽命；大大減小
- 對設備和電網的電流沖擊，保證啟動過程中變頻器、電機及附近設備的安全。
- 8、多路控制電源智能備份
- HINV系列高壓變頻器的控制電源由在線UPS穩(wěn)壓系統(tǒng)供電，UPS備有兩路電源（一路為熱備電源），其無擾智能
- 切換及備份，提高了控制系統(tǒng)的可靠性。
- 9、冷卻系統(tǒng)保護及冗余設計
- 智能風機閉環(huán)控制系統(tǒng)及其冗余性設計，保證冷卻系統(tǒng)穩(wěn)定運行，使變頻器工作在正常溫度范圍，提高系統(tǒng)可靠性。
- 10、完善的保護設計
- HINV系列高壓變頻器具備完善的系統(tǒng)保護功能，故障診斷定位準確，歷史故障記錄和運行記錄完備，能可靠有效地
- 保護變頻器和電機，提高系統(tǒng)維護效率
-
二、卓越領先的技術
- 1、輸出完美無諧波
- HINV系列高壓變頻器采用多重化PWM技術，輸出波形近乎完美的正弦波，無需專門輸出濾波器，電動機諧波損耗小，
- 轉矩脈動小，無明顯電動機噪聲。
- 2、輸出dv/dt 小
- dv/dt指的是設備輸出電壓的變化率。dv/dt大，將影響電機的使用壽命，嚴重時將破壞電機。HINV系列高壓變頻器
- 輸出為多電平疊加的SPWM電壓，dv/dt低，電動機電流正弦性好，對電機無附加電應力損害，不增加電動機的轉矩脈動，
- 對電機沒有特殊的耐壓或絕緣要求，通用性強。
- 3、輸入功率因數高
- HINV系列高壓變頻器網側采用移相變壓器多重化整流技術，輸入功率因數≥0.95，輸入電壓電流諧波小，
- 不對電網產生污染，符合IEEE519-1992對電壓、電流諧波失真的嚴格要求，輸入電流諧波的THD≤4%，無需任何
- 功率因數補償和諧波抑制裝置。
- 4、電流快速響應
- HINV系列變頻器運用獨特算法，快速采樣并計算電流值，系統(tǒng)響應速度快，提高系統(tǒng)性能，能滿足特殊
- 高響應速度應用場合。
- 5、飛車啟動功能
- 飛車啟動是指高壓變頻器能在未知電機旋轉狀態(tài)下啟動，可實現電機旋轉或靜止啟動。具備此功能變頻器能
- 快速啟動電機，不需要等待電機自由停止后再啟動，拓寬高壓變頻器的應用場合。
- 6、停電來電自啟動功能
- 停電來電自啟動是指輸入電網瞬時停電再來電后，變頻器能夠實現自動啟動，保證電機連續(xù)工作，不受電源短時
- 不穩(wěn)定的影響；此功能尤其適用于雷電較多地區(qū)。
- 7、負載轉矩自適應功能
- 一般場合電機負載突增時，電流將突然增大，此現象可能使高壓變頻器因保護需要而停機。
- HINV系列高壓變頻器能主動抑制輸出過電流，減少故障停機，即便因嚴重過流而停機，變頻器也能自啟動，
- 減少因故障停機影響生產連續(xù)性。
- 8、升降速自適應功能
- 升降速自適應主要為滿足客戶對快速升降速的需求。其智能管理升、降速過程，避免因升、降速時間設置不合理
- 而產生輸出過電流、功率單元直流過壓故障的發(fā)生。
- 9、跳頻功能
- 跳頻功能是一種常見的實用功能，合理設置跳頻功能，避開電機共振點，解決工作在共振點時引起電流波動的問題。
-
三、完善的系統(tǒng)解決方案
- 1、風道一體化
- 風道一體化是指風道設備為高壓變頻器的隨機產品，改變以往風道于現場制作的流程?？煽績?yōu)良的風道設計定制
- 能保證風道質量、縮短現場施工時間。
- 2、戶外箱式一體化
- 戶外箱式一體化是指高壓變頻器與變頻室整合，節(jié)省空間及投產周期，減少客戶成本。
- 3、可靠的工變頻切換
- 可靠的工變頻切換是提高變頻器可靠性最有效的方法之一。當變頻器發(fā)生特殊故障時，HINV系列高壓變頻器
- 能自動無擾切換，將工頻電網接入，保證生產連續(xù)。
- 4、靈活的旁路柜方案
- 旁路柜是實現工變頻切換的主要部件。我司采用的是自主研發(fā)的旁路柜，可靠性高，性價比好。手動/自動/復合型
- 三種不同類型的旁通柜可滿足各種場合的要求，客戶可以根據實際情況靈活選用。
- 5、低溫預熱功能
- 低溫預熱功能可以解除設備在低溫環(huán)境中長時間放置可能出現的凝露現象，擴大設備運行的環(huán)境溫度范圍。
- 6、遠程服務平臺
- 基于GPRS的HINV系列高壓變頻器的遠程服務系統(tǒng)， 能夠讓我們實時的掌握前方設備的運行狀況，進一步提高
- 系統(tǒng)的可靠性、故障處理的及時性與準確性，從而更好地為客戶提供售后服務。
- 7、同步電機自動勵磁系統(tǒng)
- HINV系列高壓變頻器配合自動勵磁系統(tǒng)后可以拖動同步電動機，達到變頻調速目的，成熟的控制方案將為
- 客戶提供優(yōu)質的服務。
- 8、工藝曲線
- 自定義工藝曲線是HINV系列高壓變頻器的又一大實用功能，根據現場需要設置工藝曲線，提高生產效率，
- 增加現場控制的靈活性和智能性。
- 9、多樣靈活的用戶接口
- HINV系列高壓變頻器具備RS232/RS485、RJ45接口及通信轉換模塊，支持Modbus、Profibus、TCP/IP和IEC61850等
- 通信協(xié)議，為用戶提供友好豐富的接口。
- 10、免高壓整機調試
- HINV系列高壓變頻器特有的低壓預充電技術，能在三相AC380V線電壓下，實現免高壓整機調試，保證操作人員、
- 變頻器及其它設備的安全，提高設備一次開通率。
- 11、可選內置PLC
- 獨創(chuàng)的內嵌式可編程控制器，替代傳統(tǒng)PLC直接支持用戶的DCS控制系統(tǒng)，具有可靠性高，擴展靈活，
- 成本低的特點。根據客戶需求，也可以選用外置PLC進行控制。
- 12、良好人機交互
- HINV系列高壓變頻器從用戶出發(fā)，準備了良好的人機交互界面，用戶可自由選配，常見的有：視窗控制器、
- 各式觸摸屏、上位機監(jiān)控界面、遠控箱、波形分析與顯示等。
系統(tǒng)原理：
- 電網電壓（3kV、6kV、10kV）經過移相變壓器的隔離、移相后分組輸出，為串聯(lián)輸出的功率單元供電，
- 形成多重化移相整流；功率單元經過3相整流后，單相逆變輸出。全部功率單元分為數量相同的3組，
- 組內輸出串聯(lián)，形成高壓電動機的3相相電壓；3相接成星形輸出，形成高壓電動機所需要的3相線電壓。
- ● 輸入側特點
- 輸入側采用移相整流變壓器供電，根據串聯(lián)級數不同，構成多重化整流方式。
- 輸入側電壓、電流諧波畸變小，符合IEEE519-1992和GB/T 14549-93對電壓和電流最嚴格的諧波失真要求。
- 無需任何諧波抑制裝置。
- 設備對電力線路基本上無諧波干擾。
- 輸入功率因數高，無需加裝功率因數補償裝置。
- 輸入移相變壓器采用H級絕緣設計。
- 輸入側具有浪涌保護功能，可避免操作過電壓的危害。
- ● 輸出側特點
- 輸出采用多電平PWM控制方式，電壓輸出為多級SPWM，電流輸出為近乎完美的正弦波，無須輸出濾波器。
- 電機諧波損耗小。
- 電機轉矩脈動小，對機械設備的應力可達到最小程度。
- 無明顯電動機噪聲。
- 電動機不需降額使用，可以應用于新的或原有1.0服務系數的電動機。
- 輸出共模電壓和dv/dt小，可保護電動機不受附加電壓應力的損害。
- ● 功率單元原理
- 功率單元采用三相交流輸入，全橋整流濾波，經IGBT H橋逆變輸出單向的SPWM電壓。
- 功率單元控制板由IGBT驅動電路和監(jiān)測保護電路、光纖通信電路、單元旁路電路和控制電源組成。
- 運行中功率單元發(fā)生故障時，變頻器可將故障單元自動旁路并繼續(xù)運行，待情況允許時再停機排除故障。
- ● 系統(tǒng)控制器
- 實現PWM控制，信號采集與處理，與單元間光纖通訊，完全電氣隔離。
- 高性能控制器由32位DSP處理器、百萬門規(guī)模數字邏輯集成電路FPGA組成。
- 國內第一家設計了內嵌式可編程控制器，可以不外加PLC直接支持用戶的DCS和PLC控制系統(tǒng)，可以直接監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)。
- 使用計算機進行內嵌式可編程控制器梯級命令的編程和調試，可以擴展外接其他PLC可編程控制器。
- 增強了系統(tǒng)的靈活性和擴展性。率先設計了內置PID調節(jié)器和模糊控制調節(jié)器，對系統(tǒng)進行閉環(huán)控制，
- 也可以使用外置調節(jié)器進行閉環(huán)控制?？刂破飨到y(tǒng)遠程通信監(jiān)控接口為RS232/RS485,備有計算機網絡監(jiān)控的RJ45擴展口
- 和通信轉換模塊，可以靈活支持Modbus、Profibus和TCP/IP等通信協(xié)議。
性能指標：
| 項目 |
3kV系列 |
6kV系列 |
10kV系列 |
| 額定容量 |
130～4000kVA |
200～8000kVA |
330～13000kVA |
|
輸
入
|
輸入額定電壓 |
3kV 三相50/60Hz |
6kV三相50/60Hz |
10kV三相50/60Hz |
| 輸入允許波動范圍 |
電壓波動不超過-35%～+15%；頻率波動不超過±2% |
| 輸入功率因數 |
≥0.96（20%負荷以上） |
| 輸入電流諧波 |
≤3% |
|
輸
出
|
輸出電壓范圍 |
0～額定輸出電壓，連續(xù)可調 |
| 輸出頻率范圍 |
0～50Hz/60Hz |
| 輸出頻率分辨率 |
0.01Hz |
| 輸出電流諧波 |
≤3% |
| 使用環(huán)境 |
室內 |
| 環(huán)境溫濕度 |
0～+40℃，<95%無凝露(特殊情況下可加裝除濕設備) |
| 海拔高度 |
≤1000 米（＞1000 米需要降低容量使用） |
| 過載能力 |
125% 60秒；150% 10秒可設定 |
| 整機效率 |
≥96%（額定負載時） |
| 加減速時間 |
0～999秒可調 |
| 控制原理 |
空間矢量PWM |
| 啟停控制及頻率方式 |
視窗按鍵/PLC開關量（模擬量）端子/計算機通信 |
| 人機交互 |
LCD圖形點陣液晶屏/觸摸屏（可選），全中文界面 |
| 控制模式 |
面板控制、DCS/PLC系統(tǒng)控制和計算機通信控制 |
| 功率單元保護 |
過壓、欠壓、輸入缺相、驅動、超溫、通信等 |
| 系統(tǒng)保護 |
變頻器輸出過載、輸出短路、冷卻風扇故障報警、門開關連鎖保護、變壓器過熱預警、變壓器過熱跳閘 |
| PLC開關量 |
32 路開關量輸入，24路開關量輸出（可擴展） |
| 模擬量輸入 |
6路，其中4～20mA 4路，0～10V 2路（可擴展） |
| 模擬量輸出 |
5路，其中4～20mA 3路，0～10V 2路（可擴展） |
| 通信接口 |
RS232 / RS485接口；備選計算機網絡監(jiān)控的RJ45 |
| 通信協(xié)議 |
Modbus、Profibus、TCP/IP或IEC61850 規(guī)約 |
| 設備總噪聲 |
≤60dB |
| 冷卻方式 |
強制風冷/空水冷 |
| 防護等級 |
IP32 |
規(guī)格型號
| 序號 |
型號 |
容量（kVA） |
外形尺寸（寬×高×深） |
重量（Kg） |
| |
3KV系列 |
|
|
1
|
HINV-3/130B |
130 |
3000×2200×1200 |
2000 |
| 2 |
HINV-3/190B |
190 |
3000×2200×1200 |
2700 |
| 3 |
HINV-3/260B |
260 |
3000×2200×1200 |
2900 |
| 4 |
HINV-3/390B |
390 |
3000×2200×1200 |
3500 |
| 5 |
HINV-3/500B |
500 |
3000×2200×1200 |
3800 |
| 6 |
HINV-3/800B |
800 |
3400×2200×1400 |
4500 |
| 7 |
HINV-3/1000B |
1000 |
3600×2200×1400 |
5200 |
| 8 |
HINV-3/1500B |
1500 |
4700×2200×1400 |
6400 |
| |
|
|
|
6KV系列 |
|
| 1 |
HINV-6/790B |
790 |
3000×2200×1600 |
2920 |
| 2 |
HINV-6/1000B |
890 |
4100×2200×1200 |
3660 |
| 3 |
HINV-6/1570B |
1570 |
4400×2200×1400 |
4830 |
| 4 |
HINV-6/2000B |
2000 |
5000×2200×1400 |
6400 |
| 5 |
HINV-6/3940B |
3940 |
6500×2200×1400 |
6580 |
| 6 |
HINV-6/5630B |
5630 |
8100×2400×1600 |
11050 |
| 7 |
HINV-6/6250B |
6250 |
8600×2400×1600 |
12250 |
| 8 |
HINV-6/7000B（6級） |
7000 |
12600×2400×1600 |
14220 |
| 9 |
HINV-6/7880B（6級） |
7880 |
12600×2400×1600 |
15220 |
| |
10kV系列 |
|
| 1 |
HINV-10/1250B |
1250 |
30002200x1600 |
4000 |
| 2 |
HINV-10/2500B |
2500 |
5400×2200×1400 |
6600 |
| 3 |
HINV-10/2980B |
2980 |
6200×2200×1400 |
7560 |
| 4 |
HINV-10/3500B |
3500 |
6500×2200×1400 |
8450 |
| 5 |
HINV-10/6250B |
6250 |
8400×2400×1600 |
13480 |
| 6 |
HINV-10/7000B（9級） |
7000 |
11400×2400×1400 |
15910 |
| 7 |
HINV-10/7000B（10級） |
7000 |
12300×2400×1400 |
16200 |
| 8 |
HINV-10/8880B（9級） |
8880 |
14700×2400×1600 |
17810 |
| 9 |
HINV-10/8880B（10級） |
8880 |
15600×2400×1600 |
18400 |
| 10 |
HINV-10/13000B（9級） |
13000 |
15600×2400×1600 |
23600 |
| 11 |
HINV-10/13000B（10級） |
13000 |
15600×2400×1600 |
24000 |
型號定義
例：HINV-06/1250B 高壓變頻器
輸出電壓6kV，輸出功率1250kVA，結構形式B型。
應用范圍：
| 冶金行業(yè) |
|
|
|
| 除塵風機 |
高爐鼓風機 |
給水泵 |
主排風機 |
余熱風機 |
| 制氧機 |
軋氫氣加壓機 |
泥漿泵 |
引風機 |
出垢泵 |
| 離心進料泵 |
循環(huán)水泵 |
|
|
|
| 石油化工 |
|
|
|
| 主管道泵 |
注水泵 |
循環(huán)水泵 |
鍋爐給水泵 |
|
| 電潛泵 |
鹵水泵 |
引風機 |
除垢泵 |
|
| 采礦行業(yè) |
|
|
|
| 排水泵 |
主排風扇 |
介質泵 |
礦石粉碎機 |
提升機 |
| 礦井通風機 |
空氣壓縮機 |
皮帶機 |
挖掘機 |
|
| 市政行業(yè) |
|
|
|
| 污水泵 |
凈化泵 |
清水泵 |
供水泵 |
取水泵 |
| 供暖風機 |
|
|
|
|
| 造紙行業(yè) |
|
|
|
| 打漿機 |
紙漿泵 |
除塵風機 |
皮帶機 |
排水泵 |
| 主排風扇 |
介質泵 |
通風機 |
|
|
| 制藥行業(yè) |
|
|
|
| 清洗泵 |
發(fā)酵罐攪拌機 |
空氣壓縮機 |
|
|
| 港口運輸 |
|
|
|
| 起重機械 |
皮帶機 |
|
|
|
| 新興行業(yè) |
|
|
|
| 船舶推進 |
風力發(fā)電 |
風洞試驗 |
|
|
節(jié)能空間分析：
- 風機水泵特性： H＝H0－(H0－1)×Q2
- H－揚程 Q－流量 H0－流量為0時的揚程 管網阻力： R＝KQ2
- R－管網阻力 K－管網阻尼系數 Q－流量
- 風機水泵軸功率P： P= KpQH/ηb
- P－軸功率 Q－流量； H－壓力； ηb－風機水泵效率； Kp－計算常數；
- 流量、壓力、功率與轉速的關系：
- Q1/Q2 = n1/n2; H1/H2 =（n1/n2）2; P1/P2 =（n1/n2）3
- ● 變閥控制
- 變閥調節(jié)就是利用改變管道閥門的開度，來調節(jié)泵與風機的流量。變閥調節(jié)時，泵或風機的功率基本不變，
- 泵或風機的性能曲線不變，而管道阻力特性曲線發(fā)生變化，泵或風機的性能曲線與新的管道阻力特性曲線的
- 交點處就是新的工作點。
- ● 變頻控制
- 變頻調節(jié)就是利用改變性能曲線方法來改變工作點，變速調節(jié)中沒有附加阻力，是比較理想的一種調節(jié)方法。
- 通過變頻器改變電源的工作頻率，從而實現對交流電機的無級調速。泵和風機采用變速調節(jié)時，其效率幾乎不變，
- 流量隨轉速按一次方規(guī)律變化，而軸功率按三次方規(guī)律變化。同時采用變頻調節(jié)，可以降低泵和風機的噪聲，
- 減輕磨損，延長使用壽命。
- ● 節(jié)能計算示例
- 電動機的效率＝98%
- HINV的效率＝96%（含變壓器）
- 額定風量時的風機軸動力：1000kW
- 風機特性：Q風量為0時，H揚程為1.4p.u；設曲線特性為H＝1.4－0.4Q2
- 年運行時間為：8000小時
- 風機的運行模式為：風量100%，年運行時間的20%
- 風量70%，年運行時間的50% 風量50%，年運行時間的30%
- 變閥調節(jié)控制風量時
- 假設P100為100%風量的功耗，P70為70%風量的功耗，P50為50%風量的功耗
- P100＝1000/0.98 ＝ 1020kW
- P70 ＝1000 ×0.7 ×(1.4－0.4×0.72)/0.98 ＝ 860kW
- P50 ＝1000 × 0.5 ×(1.4－0.4×0.52)/0.98 ＝ 663kW
- 假設電費以0.50元/kWh計算，年耗電成本為
- 1020×8000×0.2×0.5＋860×8000×0.5×0.5＋663×8000×0.3×0.5 ＝ 3,331,600元
- 變頻調節(jié)控制風量時
- 假設P100為100%風量的功耗，P70為70%風量的功耗，P50為50%風量的功耗
- P100＝ 1000 / 0.98 = 1020kW
- P70 ＝ 1000×0.73 / 0.98 / 0.96 ＝365kW
- P50 ＝ 1000×0.53 / 0.98 / 0.96 ＝133kW
- 假設電費以0.5元/kWh計算，年耗電成本為
- 1020×8000×0.2×0.5＋365×8000×0.5×0.5＋133×8000×0.3×0.5＝1,705,600元
- 一年所節(jié)省的電費
- 3,331,600－1,705,600＝1,626,000元
- 節(jié)電率為 1,626,000/3,331,600×100%＝48.8%
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