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HARSVERT-VA系列无速度传感器矢量控制高压变频调速系统介绍（完）第三篇HARSVERT-VA系列产品特征和应用范围在前面两篇系列文章中，介绍了HARSVERT-VA系列无速度传感器矢量控制高压变频调速产品的相关背景知识——数字信号处理器（DSP）和矢量控制基本原理，本篇将介绍HARSVERT-VA系列产品的技术特点和应用。一．HARSVERT-VA系列高压变频调速系统结构HARSVERT-VA系列高压变频调速系统采用功率单元串联多电平技术，属高－高电压源型变频器。变频器主要由移相变压器、功率模块和控制器三部分组成。一般现场应用还辅以旁路柜、开关柜等。变频器输入侧采用多重化移相变压器实现隔离和谐波抵消。无须功率因数补偿、谐波抑制装置，多脉冲整流技术的应用使得变频器电网侧谐波可满足IEEE519-1992标准和GB/T14549-93标准。变频器输出采用多个功率单元移相式PWM波形输出串联叠加，得到多电平高压，实现较低的输出电压谐波、共模电压和dv/dt。无须附加输出滤波装置，不会对电机的绝缘、轴承造成损害，可直接驱动普通鼠笼式、绕线式异步电机和同步电机。图1：10kV变频器系统结构图以10kV系统为例，图1是变频器系统结构示意图。其中，DSP控制器、新型一体化计算机和PLC一起构成变频器的控制和信号处理系统。此三者相互分工和协调，使变频调速系统获得最佳控制性能。二．HARSVERT-VA系列产品概述由于采用了高性能DSP芯片和新型一体化计算机，在秉承公司HARSVERT-A系列产品完美无谐波、高可靠性、功率/电压等级覆盖范围广、控制接口灵活等优良品质的基础上，HARSVERT-VA系列无速度传感器矢量控制高压变频调速产品能够实现功能更为丰富、性能更高的高压大容量交流传动控制。目前，HARSVERT-VA系列无速度传感器矢量控制产品的性能指标为：调速范围100:1，稳态转速精度0.5%，动态转矩响应时间小于200ms，启动转矩150%额定转矩，基本达到国际先进水平。目前，HARSVERT-VA系列高压变频调速系统具有以下功能：恒压频比控制这种控制方式最显著特点是简单易行，因而成为目前国内大多数变频器生产厂家所采用的电机控制方式。对于大多数对转矩响应、控制精度要求不高的场合，如风机、水泵类负载，可以满足一般应用要求。无速度传感器矢量控制无需安装复杂且不易维护的测速装置，HARSVERT-VA系列变频器仅需对输出三相电压、两相电流进行检测，即可根据预先自动测定的电机模型，进行异步电动机的磁通和转矩解耦控制，实现低速大转矩负载启动和运行。速度闭环矢量控制在调速精度、转矩响应要求更高的场合，安装转速传感器后，可进一步提高HARSVERT-VA系列速度闭环矢量控制变频器的控制精度。电机参数自动整定要实现矢量控制，需要检测电机的定转子电阻电感参数。HARSVERT-VA系列变频器可对异步电机自动进行电机学堵转试验和空载试验，实现电机参数的自动整定。但是，需要注意的是，在进行电机参数自动整定之前，要将电机轴和负载脱开。而且在测定时，要多次旋转电机，因此不能对电机进行任何人工作业。高压掉电恢复自动重启在某些用户场合，给变频器供电的高压电网可能会发生短时电压跌落或缺失，为了尽可能不影响正常生产，在设定时限内，当高压掉电恢复时，HARSVERT-VA系列产品能自动快速识别并跟踪当前电机转速，恢复正常运行。如果掉电超过设定时限，变频器自动进入待机状态。旋转启动如果电机被负载拖动仍在旋转甚至反转，变频器能识别跟踪电机转速并拖动负载到设定频率运行。单模块旁路功能HARSVERT-VA系列变频器采用单模块旁路方式，全新的控制算法在保证输出三相线电压平衡的同时，获得最大输出能力，尽量不影响生产运行。同级旁路实现容易，算法简单，一般国内变频器厂家都采用同级旁路方式。与同级旁路相比，单模块旁路算法比较复杂，实现起来有一定难度，但是能最大限度发挥变频器的输出能力。以5级串联变频器为例，假设未有单元旁路时，系统最大线电压输出能力为100%，下表给出了两种旁路方式时的最大线电压输出能力对比。同一相单元旁路个数同级旁路单模块旁路180%90%260%80%340%70%同步电机变频调速及自动励磁控制功能HARSVERT-VA系列变频器可用于同步电机调速，并具有输出功率因数闭环控制功能，能自动调节励磁电流，使同步电机运行在用户设定的功率因数。多达十级功率单元串联根据需要，HARSVERT-VA系列变频器可实现4-10级功率单元串联，电压等级覆盖3-11kV，驱动电机的功率等级可达5000kW。系统状态变量的实时显示和监控包括：输入侧和输出侧的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数，电机转速，多点温度指示，变频器状态，等等。除了显示常用的电压、电流、功率温度等参数以外，监控界面还具有软件示波器功能，可供现场调试和监控使用。具有完善的电机和变频器保护功能，尽量保证设备连续可靠运行工业级触摸屏多语种监控操作界面历史记录，包括故障报警记录、操作事件记录内置PLC，开关量、模拟量I/O接口扩展灵活，可实现工艺变量PID调节功能支持各种工业现场总线通讯协议，如Profibus、Modbus等三．HARSVERT-VA系列产品的应用场合由于HARSVERT-VA系列产品有丰富的功能和灵活的电机控制方式，能适应大部分高中低端高压大容量交流调速场合。可广泛应用于电力、冶金、石化、市政供水等行业，如风机、水泵、压缩机，等等。还能适应低速大转矩负载或需要重载启动的场合，如球磨机、传送带，等等。HARSVERT-VA系列产品的自动励磁功能更适合同步电机应用。辅以即将推出的能量回馈功率单元，HARSVERT-VA系列产品还可为能量回馈型负载提供卓越的控制性能，如矿井提升，绞车，等等。四．与HARSVERT-A系列产品的兼容性HARSVERT-A系列产品升级到HARSVERT-VA系列，为了配合新的控制系统使用，必须使用最新设计的电压测量电路，并且把HARSVERT-A系列的控制箱换成DSP控制箱。并在一体化计算机的人机接口监控软件中，选择DSP控制界面，并进行相关参数设置。PLC程序可完全兼容。五．结束语随着更多台套的HARSVERT-VA系列无速度传感器矢量控制高压变频调速系统在各种工况现场稳定运行，越来越多的用户逐步体会到HARSVERT-VA系列产品的先进性和使用的方便性。这也标志着我国自主知识产权的高性能无速度传感器矢量控制高压大容量变频调速系统——HARSVERT-VA系列产品真正并肩于国外技术领先企业。我们期待着，HARSVERT-VA系列无速度传感器矢量控制交流变频调速系统能为我国的工业电气自动化贡献更大的力量。副总工程师兼预研部经理刘军