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KC2000系列高壓變頻調速系統

更新:2015-4-13 16:16:35??????點擊:
  • 品牌:???科川
  • 型號:???KC2000
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產品介紹
一、產品介紹
1、KC2000系列變頻調速系統特點
1.1高效率、無污染、高功率因數
  • KC2000系列高壓變頻調速系統采用的是功率單元串聯的高-高方案,采用了多繞組高壓移相變壓器,二次側繞組中流過的電流,在變壓器一次側疊加時,形成非常逼近正弦波的電流波形。經過實際測試,50Hz運行時,網側電流諧波 <2%,電機側輸出電壓諧波<1.5%(即使在40Hz時,仍然<2%),成套裝置的效率>97%,功率因數>0.96。完全滿足了IEEE519-1992對電壓、電流諧波含量的要求;
  • 通過采用自主開發的專用PWM控制方法,比同類的其它方法可進一步降低輸出電壓諧波1~2%。
  • 1.2先進的故障單元旁路運行(專業核心技術)
  • 為了提高系統的可靠性,整個變頻調速系統中考慮了一定的輸出電壓裕量,并在各功率單元中增加了旁路電路。當某個功率單元出現故障時,可以自動監測故障并啟動旁路電路,使得該單元不再投入運行,同時程序會自動進行運算,調整算法,使得輸出的三個線電壓仍然完全對稱,電機的運行不受任何影響;
  • 以6kV高壓變頻調速系統為例,每相有6個單元時,預置好參數,當某一相中有2個功率單元出現故障時,故障單元將自動旁路,系統仍然可以滿負荷運行;即使某一相中所有6個單元故障,全部被旁路,系統輸出容量仍可高達額定容量的57.7%。這種控制方法處于國際先進,國內領先水平,將大大提高系統的可靠性。
  • 1.3高性能的控制技術
  • KC2000系列高壓變頻調速系統率先實現了簡易矢量控制技術,可以實現恒轉矩快速動態響應,并且具有加、減速自適應功能,即可根據運行工控參數的實際情況,自動調整加、減速時間,在不超過最大允許電流的情況下,快速達到設定頻率或轉速。同時,系統可以自動識別電機轉速,用戶可以不考慮電機目前的運行狀態,電機不需要停止運行時,可直接實現電機的啟動、加速、減速或停止操作;
  • KC2000系列高壓變頻調速系統還可以實現反饋能量自動限制功能。
  • 1.4高可靠性
  • 控制電源可實現外部220V供電和高壓電源輔助供電雙路電源自動切換,同時配置了UPS,即使兩路電源都出現故障時,控制系統仍然可以工作足夠長的時間,控制整個系統安全停機,發出報警,并記錄故障時的所有狀態參數;
  • 高壓主電路與低壓控制電路采用光纖傳輸,安全隔離,使得系統抗干擾能力強;
  • 當單元故障數目超過設定值,系統可自動切換到工頻運行(自動旁路柜);
  • 移相變壓器有完善的溫度監控功能;
  • 獨特的功率柜風道設計,主要發熱元件都靠近或處于風道中,散熱效果好,保證了系統承受過載的能力;
  • 抗電網電壓波動能力強,當電網電壓在-15%~+15%范圍內波動時,系統可以正常工作;對于功率單元,在電壓-25%~+20%范圍內變化時,都可正常工作。
  • 1.5其它特點

  • 故障自診斷能力強,監測系統中所有主要參數及接口信號;
  • 全中文操作界面,基于Windows操作平臺,10.4英寸彩色液晶觸摸屏,便于就地監控、設定參數、選擇功能,調試操作簡單,友好,顯示內容豐富;
  • 內置PLC可編程控制器,易于改變和擴展控制邏輯關系,并且安全可靠;
  • 系統具有標準的計算機通訊接口RS232或RS422、RS485,可方便的與用戶DCS系統工控系統組態建立整個系統的工作站,進一步提高系統的自動化控制程度,實現整個工控系統的全閉環監控,從而獲得更加完善的、可靠自動化運行;
  • 單元模塊化結構,維修簡單,所有單元可以互換,備件少;
  • 先進、及時、迅捷、永遠追求完美的售后服務體系。
  • 二、KC2000系列變頻調速系統原理
    KC2000系列高壓變頻調速系統組成部分包括變壓器柜、功率柜、控制柜及旁路柜(可選),如圖2.1所示。
    圖 KC2000串聯H橋高壓變頻調速系統典型組成部分
    圖中主要示意系統的組成部分,具體到各系列產品的實際安裝方式,可能有所區別。尤其是針對800kW以下的系列產品,采用了優化設計方案,不但保證了整個系統的可靠性,而且更加緊湊,降低了對用戶的安裝空間的要求。(功率柜的數量隨裝置的具體的容量而不同)
    圖2.2是串聯H橋式高壓變頻調速系統功率電路(6串/相)原理圖,以輸出6kV,每相6(6kV產品也可能每相5個單元串聯,對于10kV,每相8或9個單元)。圖中6 kV電網電壓直接給移相變壓器供電,移相變壓器二次側有18個獨立的三相低壓繞組。每一個三相低壓繞組給一個低壓單相變頻器(稱為H橋,或功率單元)供電,其電路圖如圖2.3所示。在圖2.2給出的例子中,輸出到電機的三相中,每一相由6個功率單元串聯,三相共18個功率單元,即可輸出三相對稱,電壓、頻率都可調的變壓、變頻電源。最高輸出電壓為6 kV,頻率50Hz,可直接驅動6kV的三相異步電動機。變頻器輸出10kV電壓,功率柜增加每相功率單元的串聯個數即每相8單元或9單元。
    圖2.2 串聯H橋高壓變頻調速系統功率電路(6串/相)原理圖
    圖2.3 H橋單個功率單元內部電路原理圖
    2.1旁路柜構成:
    旁路柜為可選件,用戶可以不采用旁路柜,高壓輸入和輸出線通過變壓器柜和功率柜中的接線端子進行連接。如果采用旁路柜時,可選擇“一拖一”或“一拖二”控制方式,還可選擇手動旁路或自動旁路控制方式,相應地,旁路柜的構成也不相同。
    手動旁路方式的旁路柜主要由真空接觸器、隔離刀閘構成,如圖2.4所示,在使用時可進行變頻運行和工頻運行的手動切換。在高壓變頻裝置檢修時,旁路隔離刀閘閉合為高壓電機從電網直接提供高壓電源,不影響用戶的使用;而變頻隔離刀閘斷開,具有明顯的物理斷點,可保障檢修人員的人身安全。旁路隔離刀閘與變頻隔離刀閘間具有機械互鎖功能,可確保工頻回路與變頻回路不會同時導通。真空接觸器用于預充電回路。
    圖2.4 手動方式的旁路柜
    自動方式時的旁路柜主要包括真空接觸器、隔離刀閘等設備,如圖2.5所示,可以不需要人工操作,通過控制柜的可編程序控制器(PLC)自動進行控制,并在系統出現故障時,把變頻器輸出到電機的三相輸出自動切除并切換到電網直接供電,不會導致系統停機。自動旁路方式的旁路柜內配置隔離刀閘QS1、QS2。在正常情況下刀閘閉合,變頻器檢修時斷開,具有明顯物理斷點,保障檢修人員的人身安全。
    圖2.5 自動方式的旁路柜
    2.2變壓器柜構成:
    變壓器柜內主要為高壓隔離移相變壓器。以6kV高壓變頻調速系統為例,當采用1700V級的IGBT時,功率柜中每相由5或6個功率單元組成。這些單元皆由隔離移相變壓器二次側供電,且二次側依次相差一個相位差,可實現多重化串聯整流。在移相變壓器的一次側中,各折算的二次側電流疊加后,其電流波形非常逼近正弦波,因此對電網的諧波干擾非常小,完全滿足國際、國內包括IEEE 519-1992和GB/T14549-93在內各種標準的要求。同時,也改善了系統的功率因數。變壓器柜中同時包括溫度監測控制器的測溫點(其溫控器安裝在變壓器柜內),它實時循環監測各相繞組的溫度,當溫度高于預定設置值時,啟動變壓器柜底部的6個橫流風機進行散熱。同時,變壓器溫度監控器會及時在變壓器故障時,把信息立即反饋給控制柜,保證了變壓器的可靠運行。
    2.3功率柜構成:
    功率柜是變頻器功率主電路核心的部分,它由多個完全相同的功率單元組成,各功率單元的輸出電壓串聯疊加后組成輸出到電機的三相電壓。功率單元中的主功率器件為IGBT,所采用的IGBT耐壓為1700V級的IGBT。
    以6kV-6單元的高壓變頻器調速系統為例,當采用1700V的IGBT時,每相中包含6個功率單元,而每個功率單元的輸出電壓為交流577V,則相電壓為6×577,即3464V,相應的,其線電壓為6kV。
    若所設計的裝置為10kV變頻調速系統,采用的器件也是1700V級的IGBT,則每相中包含8或9個功率單元。
    通過采用了具有自主知識產權的優化PWM(脈沖寬度調制)控制技術,使得輸出到電機的電壓波形非常接近正弦波,諧波含量小,dv/dt小,無需額外增加濾波器,可以直接輸出到普通異步電動機,且對變頻器到電機的電纜長度沒有要求。功率單元和控制柜之間通過高速可靠的光纖進行通信,可有效避免電磁干擾,提高系統的可靠性。
    2.4控制柜構成:
    控制柜是整個高壓變頻調速系統的核心,它根據用戶在本地或遠程的操作和設置,并采集系統中電壓、電流模擬量,及各開關量,進行邏輯處理和計算后,決定并控制各功率單元的動作,進一步驅動電機,滿足輸出要求。
    控制柜中包括不間斷電源UPS、斷路器、可編程邏輯控制器PLC、DSP 控制板、IO板、光纖板、液晶操作人機界面及控制按鈕、開關等。其中,所有的計算在 DSP 控制板中進行。控制核心為專業設計的雙DSP(數字信號處理器),并輔之以FPGA(現場可編程門陣列)和CPLD(復雜可編程邏輯器件),變頻器采用了它們不但可進行高速運算,實現復雜的控制功能,而且還大大簡化了控制電路的設計,提高了控制系統的可靠性。
    三、KC2000系列變頻調速系統性能指標
    輸入
    主回路電壓/頻率
    3相3 kV 、6kV、10kV,45~55Hz
    控制回路
    單相220V,50Hz/60Hz
    變動容許值
    電壓:+10%(輸入移相變壓器有±5%的抽頭);電壓失衡率:<3%,頻率:±10%
    輸入功率因數
    > 0.95 (>20%額定負載)
    輸出
    適用電機(kW)
    200~8000(6kV) 250~10000(10kV)
    額定容量(kVA)
    300~10000(6kV) 350~125000(10kV)
    額定電壓(3相)
    3kV、6kV、10kV
    電流過載能力
    120% 額定負載1分鐘;150%,3秒;180%,立即保護
    輸出頻率
    0.5~120Hz
    運行控制特性
    變頻器效率
    > 0.97 (額定負載時)
    控制方法
    高性能轉差自動補償的VVVF控制,簡易矢量控制
    最高頻率
    50~120Hz
    基本頻率
    20~60Hz
    起動頻率
    0.5~20Hz
    頻率分辨率
    模擬設定:0.1%;數字設定:0.01Hz
    頻率精度
    模擬設定:±0.5%最高頻率;數字設定:±0.1%最高頻率
    加減速時間
    0.5~3600s 可選擇
    電壓頻率特性
    基頻以下恒V/F,基頻以上恒功率
    頻率設定
    數字面板操作或模擬設定(4~20mA),上位機通訊設定
    結構
    防護等級
    IP20,其他等級可定制
    整體結構
    多柜式
    冷卻方式
    頂部風扇強制風冷
    輸出
    信號
    繼電器輸出
    250VAC 12A/50VDC 1A
    開路集電極輸出
    24VDC,最大100mA,輸出阻抗30~35Ω
    模擬表校準
    50.0~200.0%(最小單位:0.1%)
    模擬表輸出
    4~20mA
    保護
    變頻器輸入過壓、欠壓保護,變頻器過流保護,變頻器輸出短路保護,輸入變壓器過熱保護,功率單元直流過壓、欠壓保護及過溫保護,功率單元通訊失敗保護,變頻器過壓、過流失速保護,控制電源故障保護等等。
    使用環境
    工作溫度: 0℃~+45℃
    儲存溫度: -40℃~+70℃
    相對濕度: 5%~90%(無凝露)
    海拔高度: <1000米,1000米以上降額使用
    安全規范
    高壓變頻器可靠接地,可能觸及的金屬部件與外殼接地點處的電阻不大于0.1Ω,能夠承受按相應開關算出的短路電流沖擊(40kA以上),接地點有明顯的接地標志。高壓變頻器柜內裝屏蔽罩等防止電擊的保護設施。

    四、科川變頻調速系統系列型號說明

    五、KC2000系列變頻調速系統適用范圍
    1、電力工業:鍋爐給水泵、送風機、引風機等。
    2、采礦行業:礦井的排水泵和排風扇等。
    3、冶金行業:高爐鼓風機、煉鋼制氧機、除塵機等。
    4、石化行業:大型輸油泵、化工生產的壓縮機等。
    5、城市建設:自來水供水泵、集中空調壓縮機等。
    總之,在電力、礦山、冶金、化工、交通等各個領域中采用大功率風機、水泵類機械中,如果采用KC2000系列變頻調速系統進行調速控制,取代傳統的機械控制方法都可以取得相當顯著的節能效果。
    六、KC2000系列變頻調速系統規格參數
    表1 KC2000-06系列產品
    產品型號
    KC2000-
    10-0630
    KC2000-
    10-0900
    KC2000-
    10-1400
    KC2000-
    10-1800
    KC2000-
    10-2500
    KC2000-
    10-3500
    KC2000-
    10-5000
    KC2000-
    10-8000
    KC2000-
    10-11200
    KC2000-
    10-12500
    適配電機功率(kW)
    500
    710
    1120
    1400
    2000
    2800
    4000
    6300
    9100
    1000
    適配變壓器
    容量(kVA)
    630
    900
    1400
    1800
    2500
    3500
    5000
    8000
    11200
    125000
    電壓(8單元)
    6000/690V×24+6000/400V
    (6000/690Vx24+6000/400V)x2
    電壓(9單元)
    6000/630V×27+6000/400V
    (6000/630Vx27+6000/400V)x2
    適配功率單元型號
    KCG035
    KCG050
    KCG080
    KCG100
    KCG150
    KCG200
    KCG300
    KCG450
    KCG350
    KCG450
    額定輸出電流(A)
    35
    50
    80
    100
    150
    200
    300
    450
    660
    800
    整機外形尺寸
    (寬/深/高,mm)
    5400x1200x2550
    7300x1200x2550
    7070x2750x1300
    7180x2950x1500
    14360x2950x1500
    重量
    4.0T
    5.0T
    6.0T
    6.5T
    7.4T
    8.0T
    8.8T
    10.8T
    17.6T
    26T
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