完美无谐波高压变频器调试浅析
摘要：自1994年罗宾康公司研发制造出世界第一台完美无谐波变频器，后经不断改进发展，又推出基于Pentium处理器全数字控制系统的新一代变频器。

其产品以广泛
应用于石油、冶金、化工、发电等领域。

关键词：无谐波高压变频
1 引言
由中化十一建设公司承建的新疆天利高新工程有两台高压烃泵，为了方便调速采用了美国罗宾康公司的两台完美无谐波高压变频器进行驱动。

两台烃泵的额定功率为410kW、额定电压为6000V、额定电流49.6A、转速1490r/min。

罗宾康高压变频器型号为NXG Harmony Drive P/N459829.00其额定功率为450kW、额定输出电压6000V AC、额定输出电流70A、辅助控制电源：380V 50HZ 30A。

完美无谐波高压变频器具有输入输出谐波低、功率因数高、效率高、维护方便、体积小，多电平输出，无需滤波器，对电机适用范围宽，适用于异步电机、同步电机和绕线电机等特点。

它的功率因数能达到0.95以上，不需要进行额外的功率因数补偿。

高压可以直接输出，省去了输出升压变压器。

对电源的要求范围也很宽，可以承受30%的电源电压下降。

2 高压变频器基本原理
其高压变频器采用单个功率电压单元进行叠加的方式高压输出，解决了高压大功率半导体技术的瓶颈。

先通过多副边输入变压器降压供给各个单个功率单元，单个功率单元为三相输入，单相输出的交-直-交逆变方式。

然后把单个功率单元进行叠加实现高压变频输出，驱动电动机运转。

其采用了脉宽调制（PWM）逆变方式，简化了主电路与控制电路的结构，使体积、重量、造价都得到了有效控制。

系统的动态也能很好的控制，其输出频率和电压都在逆变器内完成控制和调节，调节速度快，调节过程中频率和电压能很好配合。

PWM 逆变器由于输出波形接近于正弦波，对电机提供了较好电源波形，避免了电机由于电源矩形波引起的电机发热和转矩降低等问题。

（PWM逆变器是依靠改变脉宽控制其输出电压，通过改变调制周期来控制输出频率。

）
单个功率单元电路图：
输入端引入三相交流电经过三相二极管整流、电容滤波成直流，再经过单相逆变桥逆变
输出。

3 调试
3.1 调试准备
3.1.1 确认变频柜正确可靠接地。

3.1.2 变频器室清扫干净，通风良好。

确认变频柜所有风机风道通畅无杂物。

3.1.3 确认所有低压控制回路连接正确。

3.1.4 检查变频器输入变压器，螺丝机械紧固无松动。

3.1.5 对所有功率单元进行机械和电气连接外观检查。

3.1.6 检查并紧固柜间连接线，尤其是电流和电压反馈线。

3.1.7 检查变压器次级至功率单元的连线。

用电阻挡检查变压器次级每组副边到每个单元间的电阻，确认变压器次级绕组到每一个功率单元为一组输出且回路正常。

3.1.8 确认变频器380V辅助电源系统正常，两路电源切换系统正常可靠。

3.2 模拟调试
3.2.1 送入380V控制电源，检查所有风机的转向正确，冷却系统自下向上抽风，可用A4纸吸附风道过滤器上检测。

3.2.2 对变频器辅助电源送电，变频器各指示灯指示正确，现场操作箱指示灯正确。

按照变频器的参数和电机参数进行正确设置各项菜单参数。

在电机参数菜单1000中设置电机额定功率为410kW、电压为6000V、电流为49.6A、转速1490r/min。

变频器参数菜单2000中设置功率为450kW、额定输出电压6000V AC、额定输出电流70A。

3.2.3 拆除高压柜至变频器高压电缆，用三相自耦调压器对变频器输入变压器和功率单元进行加压测试。

连接三相调压器的输出端到变频器三相进线，逐渐增加输出电压一直到380V,检查每个功率单元的输入电压值。

3.2.4 通过拔除功率单元上的通讯光纤模拟在单元故障情况下单元旁路是否正常。

操作面板显示“Byps”在菜单（2610）功率单元故障调看。

3.2.5 确认上级电源高压开关在试验位置，在高压柜进行合闸、分闸正常。

再次合闸在高压变频柜和现场操作箱进行紧急停车按钮分闸试验，正常。

拆除三相调压器临时引线，并恢复接线。

3.3 不带电机调试
3.3.1 确认高压开关和所有高压电缆绝缘值大于10 M 。

3.3.2 拆除变频器至高压电机主电缆，恢复高压柜至变频柜高压电缆，推入工作位置，从6kV系统高压开关柜引入6kV电源至高压变频器输入变压器，设定变频器处于开环测试方式下（即不设现场高压电机速度检测反馈装置）。

就地启动变频器，从操作显示屏观察各单元运行是否正常。

在系统接口板上检测电压VIA=AC 3.79V、VIB= AC 3.77V、VIC= AC 3.78V(电网电压为6.29kV)。

3.3.3 就地停止变频器，断开6kV高压开关并置试验位置。

3.4 带电机试运
3.4.1 恢复连接电机和变频器的主电缆，变频器控制方式设为开放矢量模式。

3.4.2 确认高压电动机机械、电气状态正常。

3.4.3 就地启动变频器，通过变频柜液显屏调速指令4-20mA范围进行调速，在液显屏上检查转速、电流是否和现场控制箱上显示一致，另可通过DCS进行调速试验和工艺连锁跳车测试，确认DCS相关数据与变频柜数据一致。

3.4.4 现场确认高压烃泵运行无异常，监测电机绕组温度。

空载试运2小时正常后，负荷运行4小时。

负荷运行数据如下：运行电流： A泵 35A B泵 40A
电机绕组温度： A泵 73℃ B泵 80℃
4 部分故障分析
4.1 6kV高压开关跳闸原因
4.1.1 380V辅助电源丢失会造成高压变频器故障，致使高压开关跳闸。

4.1.2 变频器的冷却风机，风道的不畅会导致风机过载，另外冷却风机电源缺相，都会使风机故障，造成高压变频器跳闸，高压开关跳闸。

4.1.3 变频器输入变压器的超温（＞190℃且维持30秒）。

4.1.4 变频器在运行时柜门没有关闭好。

4.1.5紧急停车按钮没有复位，确认变频柜、现场、DCS急停按钮位置。

4.2变频器柜跳闸原因
4.2.1 6kV系统输入电压低于额定电压55%，高于额定电压120%。

4.2.2 输入变压器两次侧故障短路。

4.2.3 电动机过载，检查电机保护菜单（1120）中的过载电流设定值参数（1140）是否设定正确。

电机参数菜单（1000）和变频器参数菜单（2000）中的设定值与变频器和电机的额定参数是否一致。

或者在系统接口板上 IMB和IMC测试点检测电压是否在AC 0-3.54V之间。

4.2.4 电动机过压，检查电机参数菜单（1000）和变频器参数菜单（2000）设置是否正确。

或者在系统接口板VMA/TP5、VMB/TP6、VMC/TP7测试点检测电压是否在AC 0-3.82V之间。

4.2.5 变频器过流，检查电机参数菜单（1000）和变频器参数菜单（2000）设置是否正确。

或者在系统接口板上IMB和IMC测试点检测电压是否在AC 0-3.54V之间。

5 结束语
完美无谐波高压变频器采用单个功率单元电压叠加的方式高压输出，解决了高压大功率半导体技术的难题。

逆变器则采用单元串联多电平脉宽调制（PWM）逆变方式，能输出近乎完美的正弦波电压，无需使用外部输出滤波器。

每个功率单元都采用抽屉式设计，方便维护更换。

另外支持变频运行和工频运行在线的同步切换，有效的减少了变频器故障对电动机运行的影响，增加了电机的可靠运行。

本人也是初次接触高压变频器，真诚欢迎各位同仁批评指正。

参考文献：
1. 美国罗宾康完美无谐波高压变频器成套资料
2. 《最新实用交流调速系统》吴安顺。