HARSVERT-VA系列無速度傳感器矢量控制高壓變頻調速系統介紹

　　一、HARSVERT-VA系列高壓變頻調速系統結構
　　HARSVERT-VA系列高壓變頻調速系統采用功率單元串聯多電平技術，屬高－高電壓源型變頻器。變頻器主要由移相變壓器、功率模塊和控制器三部分組成。一般現場應用還輔以旁路柜、開關柜等。
　　變頻器輸入側采用多重化移相變壓器實現隔離和諧波抵消。無須功率因數補償、諧波抑制裝置，多脈沖整流技術的應用使得變頻器電網側諧波可滿足IEEE519-1992標準和GB/T14549-93標準。
　　變頻器輸出采用多個功率單元移相式PWM波形輸出串聯疊加，得到多電平高壓，實現較低的輸出電壓諧波、共模電壓和dv/dt。無須附加輸出濾波裝置，不會對電機的絕緣、軸承造成損害，可直接驅動普通鼠籠式、繞線式異步電機和同步電機。

　　以10kV系統為例，圖1是變頻器系統結構示意圖。其中，DSP控制器、新型一體化計算機和PLC一起構成變頻器的控制和信號處理系統。此三者相互分工和協調，使變頻調速系統獲得最佳控制性能。

　　二、HARSVERT-VA系列產品概述

　　由于采用了高性能DSP芯片和新型一體化計算機，在秉承公司HARSVERT-A系列產品完美無諧波、高可靠性、功率/電壓等級覆蓋范圍廣、控制接口靈活等優良品質的基礎上，HARSVERT-VA系列無速度傳感器矢量控制高壓變頻調速產品能夠實現功能更為豐富、性能更高的高壓大容量交流傳動控制。目前，HARSVERT-VA系列無速度傳感器矢量控制產品的性能指標為：調速范圍100:1，穩態轉速精度0.5%，動態轉矩響應時間小于200ms，啟動轉矩150%額定轉矩，基本達到國際先進水平。

　　目前，HARSVERT-VA系列高壓變頻調速系統具有以下功能：

恒壓頻比控制

　　這種控制方式最顯著特點是簡單易行，因而成為目前國內大多數變頻器生產廠家所采用的電機控制方式。對于大多數對轉矩響應、控制精度要求不高的場合，如風機、水泵類負載，可以滿足一般應用要求。

無速度傳感器矢量控制

　　無需安裝復雜且不易維護的測速裝置，HARSVERT-VA系列變頻器僅需對輸出三相電壓、兩相電流進行檢測，即可根據預先自動測定的電機模型，進行異步電動機的磁通和轉矩解耦控制，實現低速大轉矩負載啟動和運行。

速度閉環矢量控制

　　在調速精度、轉矩響應要求更高的場合，安裝轉速傳感器后，可進一步提高HARSVERT-VA系列速度閉環矢量控制變頻器的控制精度。

電機參數自動整定

　　要實現矢量控制，需要檢測電機的定轉子電阻電感參數。HARSVERT-VA系列變頻器可對異步電機自動進行電機學堵轉試驗和空載試驗，實現電機參數的自動整定。

　　但是，需要注意的是，在進行電機參數自動整定之前，要將電機軸和負載脫開。而且在測定時，要多次旋轉電機，因此不能對電機進行任何人工作業。

高壓掉電恢復自動重啟

　　在某些用戶場合，給變頻器供電的高壓電網可能會發生短時電壓跌落或缺失，為了盡可能不影響正常生產，在設定時限內，當高壓掉電恢復時，HARSVERT-VA系列產品能自動快速識別并跟蹤當前電機轉速，恢復正常運行。

　　如果掉電超過設定時限，變頻器自動進入待機狀態。

旋轉啟動

　　如果電機被負載拖動仍在旋轉甚至反轉，變頻器能識別跟蹤電機轉速并拖動負載到設定頻率運行。

單模塊旁路功能

　　HARSVERT-VA系列變頻器采用單模塊旁路方式，全新的控制算法在保證輸出三相線電壓平衡的同時，獲得最大輸出能力，盡量不影響生產運行。

　　同級旁路實現容易，算法簡單，一般國內變頻器廠家都采用同級旁路方式。與同級旁路相比，單模塊旁路算法比較復雜，實現起來有一定難度，但是能最大限度發揮變頻器的輸出能力。

　　以5級串聯變頻器為例，假設未有單元旁路時，系統最大線電壓輸出能力為100%，下表給出了兩種旁路方式時的最大線電壓輸出能力對比。

同步電機變頻調速及自動勵磁控制功能

　　HARSVERT-VA系列變頻器可用于同步電機調速，并具有輸出功率因數閉環控制功能，能自動調節勵磁電流，使同步電機運行在用戶設定的功率因數。

多達十級功率單元串聯

　　根據需要，HARSVERT-VA系列變頻器可實現4-10級功率單元串聯，電壓等級覆蓋3-11kV，驅動電機的功率等級可達5000kW。

系統狀態變量的實時顯示和監控

　　包括：輸入側和輸出側的電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數，電機轉速，多點溫度指示，變頻器狀態，等等。

　　除了顯示常用的電壓、電流、功率溫度等參數以外，監控界面還具有軟件示波器功能，可供現場調試和監控使用。

　　具有完善的電機和變頻器保護功能，盡量保證設備連續可靠運行

　　工業級觸摸屏多語種監控操作界面

　　歷史記錄，包括故障報警記錄、操作事件記錄

　　內置PLC，開關量、模擬量I/O接口擴展靈活，可實現工藝變量PID調節功能

　　支持各種工業現場總線通訊協議，如Profibus、Modbus等

　　三、HARSVERT-VA系列產品的應用場合

　　由于HARSVERT-VA系列產品有豐富的功能和靈活的電機控制方式，能適應大部分高中低端高壓大容量交流調速場合。可廣泛應用于電力、冶金、石化、市政供水等行業，如風機、水泵、壓縮機，等等。還能適應低速大轉矩負載或需要重載啟動的場合，如球磨機、傳送帶，等等。

　　HARSVERT-VA系列產品的自動勵磁功能更適合同步電機應用。

　　輔以即將推出的能量回饋功率單元，HARSVERT-VA系列產品還可為能量回饋型負載提供卓越的控制性能，如礦井提升，絞車，等等。


　　四、與HARSVERT-A系列產品的兼容性

　　HARSVERT-A系列產品升級到HARSVERT-VA系列，為了配合新的控制系統使用，必須使用最新設計的電壓測量電路，并且把HARSVERT-A系列的控制箱換成DSP控制箱。并在一體化計算機的人機接口監控軟件中，選擇DSP控制界面，并進行相關參數設置。PLC程序可完全兼容。

　　五、結束語

　　隨著更多臺套的HARSVERT-VA系列無速度傳感器矢量控制高壓變頻調速系統在各種工況現場穩定運行，越來越多的用戶逐步體會到HARSVERT-VA系列產品的先進性和使用的方便性。這也標志著我國自主知識產權的高性能無速度傳感器矢量控制高壓大容量變頻調速系統——HARSVERT-VA系列產品真正并肩于國外技術領先企業。我們期待著，HARSVERT-VA系列無速度傳感器矢量控制交流變頻調速系統能為我國的工業電氣自動化貢獻更大的力量。