2000kW
10kV进/6kV出 高压变频调速装置 技术方案
张家港创远科技有限公司
本 卷 目 录
1 技术规范 (3)
2 供货及工作范围 (144)
3 技术资料及交付进度 (166)
4 标志、包装、运输和保管 (17)
5 交货进度 (18)
6 现场试验 (19)
7 西门子高压变频器相关设计资料 (20)
附件1技术规范
西门子完美无谐波高压变频器的主要特点
z全球高压变频知名品牌，可靠性极高，超过十年的安全运行经验。
z性能优异，输入和输出谐波极少(36脉冲整流、13电平逆变)
z内部变压器为干式，绝缘等级为H级，高于普通的F级，可靠性高，维护简单
z适应电网波动要求，电网电压可下降至55%，变频器仍能继续工作而不跳机
z电压源型高压变频器、几乎在整个速度段输入功率因素大于0.95
z体积(包括变压器在内)最小，土建成本降低
z高-高结构，直接输出6kV高压，不对电机作任何改动
z带中心点漂移的功率单元旁路技术（选件）
z中文PC操作界面，给用户带来方便
z变频器效率高，高于98.5%
z防护等级高IP31，高于普通的IP20，对用户的环境要求低
z环境湿度可达95%
z西门子完美无谐波高压变频器在上海有服务中心和备件中心，24小时响应用户
z西门子完美无谐波高压变频器业绩最多，国内最大业绩12500KW，国外最大业绩60000KW
西门子完美无谐波高压变频器原理
完美无谐波高压变频采用若干个低压PWM变频功率单元串联的方式实现直接高压输出。该变频器具有对电网谐波污染极小，输入功率因数高，输出波形质量好，不存在谐波引起的电机附加发热、转矩脉动、噪音、dv/dt及共模电压等问题的特性，不必加输出滤波器，就可以使用普通的异步电机，包括国产电机。
高压变频器的系统图如下：
图1 完美无谐波高压变频器系统示意图
功率单元结构：
图2 功率单元结构示意图
10KV电网电压经过副边多重化的隔离变压器降压后给功率单元供电，功率单元为三相输入、单相输出的交直交PWM电压源型逆变器结构，实现变压变频的高压直接输出，供给高压电动机。每相由6个额定电压为630V的功率单元串联而成，输出相电压达3780V，线电压达6.6KV，每个功率单元分别由输入变压器的一组副边供电，功率单元之间及变压器二次绕组之间相互绝缘。二次绕组采用延边三角形接法，实现多重化，以达到降低输入谐波电流的目的。对于6kV电压等级变频而言，就是36脉冲的整流电路结构，输入电流波形接近正弦波。由于输入电流谐波失真很低，变频器输入的综合因数可达到0.95以上。下图为该变频器的输入电压、电流。
图3 变频器输入电压及电流
逆变器输出采用多电平移相式PWM技术，6.6kV输出相当于13电平，输出电压非常接近正弦波，dv/dt很小。
电平数的增加有利于改善输出波形，由谐波引起的电机发热，噪音和转矩脉动都大大降低，所以这种变频器对电机没有特殊要求，可直接用于普通异步电机，不需要输出滤波器。下图为变频器输出电压电流波形。
图4 电机输入线电压及电流
与采用高压器件直接串联的变频器相比，由于不是采用传统的器件串联的方式来实现高压输出，而是采用整个功率单元串联，器件承受的最高电压为单元内直流母线的电压，可直接使用低压功率器件，器件不必串联，不存在器件串联引起的均压问题。功率单元中采用的低压IGBT功率模块，驱动电路简单，技术成熟可靠。
功率单元采用模块化结构，同一变频器内的所有功率单元可以互换，维修也非常方便。这一系
列变频器目前正在全世界得到广泛应用。
西门子完美无谐波高压变频器主回路及系统组成
对于永钢集团风机2000kW高压变频调速装置，我方推荐使用西门子完美无谐波系列(Perfect_Harmony)高压变频器。
该系列变频采用若干个低压PWM变频功率单元串联的方式实现直接高压输出。该变频器具有对电网谐波污染极小，输入功率因数高，输出波形质量好，不存在谐波引起的电机附加发热、转矩脉动、噪音、dv/dt及共模电压等问题的特性，不必加输出滤波器，就可以使用普通的异步电机，包括国产电机。
1、变频调速装置高压变频系统图如下：
系统主回路结构图
变频设备基本部件
z36脉冲二极管整流，13电平IGBT/PWM逆变
z一体式输入干式隔离变压器，内部含测温元件
z保护等级IP31，整个变频系统采用空冷
z高压柜门保护连锁
z带工业以太网和MODBUS485通讯接口
变频器满足下列标准:
IEC 76 Power Transformer;
IEC 529 Protection Classes of Cases （IP code）;
IEC 1131/111 PLC Correlative norms;
IEC 68 Correlative tests;
IEC68-2-6 抗振动标准
IEC68-2-27 抗冲击标准
IEC 1175 Design of signals and connections;
IEC 801 Electro-magnetic radiation and anti-surge-interference;
IEC 870 Communication protocol;
IEC1000-4-2 EMC抗干扰标准
IEC1000-4-3 EMC抗干扰标准
IEC1000-4-4 EMC抗干扰标准
IEC1000-4-5 EMC抗干扰标准
IEC1800-3 EMC传导及辐射干扰标准
EN50082-2 工业环境的一般标准
IEEE519 电气和电子工程师学会
89/336EC CE标志
NFPA 70 State Electrical Appliance Code;
NFPA 77 Recommended anti-electrostatic methods;
NFPA 78 Specifications to protect from thunder;
NFPA 496 Standard of Electric Equipment Charge and Positive Pressure Case Body in Danger Area;
OCMA NWGIREV2 Noise Level Norms;