1、SUPERDRIVE A7系列高壓變頻器產(chǎn)品概述
SUPERDRIVE A7系列高壓變頻器是根據(jù)中國(guó)國(guó)內(nèi)高壓變頻器市場(chǎng)需求，結(jié)合日本三墾電氣株式會(huì)社在變頻器方面雄厚的技術(shù)力量和豐富的經(jīng)驗(yàn)而研發(fā)的高性能變頻調(diào)速裝置。采用32位高速數(shù)字信號(hào)處理器DSP進(jìn)行全數(shù)字控制，結(jié)合FPGA和最新的IGBT功率器件，產(chǎn)生頻率連續(xù)可調(diào)的高壓交流系統(tǒng)，產(chǎn)品性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
SUPERDRIVE A7系列高壓變頻器為6KV、10KV等級(jí)電壓源型高壓變頻器，采用單元串聯(lián)多電平結(jié)構(gòu)和多重化脈寬調(diào)制策略，輸入采用多重化隔離移相變壓器實(shí)現(xiàn)諧波抵消，輸出對(duì)電網(wǎng)諧波污染小，無(wú)輸出變壓器，不需濾波裝置，對(duì)電機(jī)無(wú)特殊要求，效率達(dá)96%以上。
SUPERDRIVE A7系列高壓變頻器中文觸摸屏操作界面簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，維護(hù)方便，節(jié)能效果明顯，實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)的自動(dòng)化，并采用多種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，可以遠(yuǎn)程監(jiān)控。同時(shí)還可以達(dá)到改善運(yùn)行環(huán)境，平滑加減速，延長(zhǎng)電機(jī)使用壽命，減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊和投資，提高加工工藝等目的。
SUPERDRIVE A7系列高壓變頻器集現(xiàn)代電力電子技術(shù)、電力拖動(dòng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、高電壓技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)于一體的高新技術(shù)產(chǎn)品，可應(yīng)用于多種領(lǐng)域，在各種復(fù)雜場(chǎng)合均能滿(mǎn)足高壓電機(jī)的變頻調(diào)速及節(jié)能的要求。
SUPERDRIVE A7高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的主要應(yīng)用對(duì)象為風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)等通過(guò)調(diào)速控制大量節(jié)能的負(fù)載場(chǎng)合，具體應(yīng)用如下：
火力發(fā)電：引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、吸塵風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、給水泵/風(fēng)機(jī)、灰漿泵等。
冶金采礦：引風(fēng)機(jī)、通風(fēng)風(fēng)機(jī)、吸塵風(fēng)機(jī)、泥漿泵、除垢泵、離心進(jìn)料泵等。
石油化工：引風(fēng)機(jī)、氣體壓縮機(jī)、注水泵/風(fēng)機(jī)、潛油泵、主管道泵、鍋爐給水泵/風(fēng)機(jī)、鹵水泵/風(fēng)機(jī)、混合器、擠壓器等。
水泥制造：窯頭風(fēng)機(jī)、窯尾風(fēng)機(jī)、高溫風(fēng)機(jī)、生料研磨風(fēng)機(jī)、水泥磨研磨風(fēng)機(jī)、煤粉磨研磨風(fēng)機(jī)等。
供水、污水處理：污水泵/風(fēng)機(jī)、清水泵/風(fēng)機(jī)、凈化泵、生物粗處理塔泵、送氧鼓風(fēng)機(jī)等。
其他：傳動(dòng)機(jī)械裝置、風(fēng)力渦輪機(jī)、風(fēng)洞等。
2、SUPERDRIVE A7高壓變頻器功能介紹
2.1、高質(zhì)量輸入輸出波形、完美無(wú)諧波
輸入多重化對(duì)電網(wǎng)無(wú)諧波污染, 滿(mǎn)足IEEE Std 519-1992及GB/T 14549-93標(biāo)準(zhǔn)。
輸出采用載波移相PWM,輸出諧波滿(mǎn)足GB及IEEE標(biāo)準(zhǔn)，dv/dt小,對(duì)電機(jī)無(wú)特殊要求。
產(chǎn)品原理
SUPERDRIVE A7 系列變頻器采用級(jí)聯(lián)式多電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。輸入側(cè)隔離變
壓器副邊采用延邊三角形移相方式，目的是提高輸入電流的諧波性能。輸出采用
PWM 移相方式，一方面降低dv/dt，同時(shí)提高輸出諧波性能。圖2-1 給出6kV 系
統(tǒng)主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)原理圖。
圖2-1 級(jí)聯(lián)式變頻器系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)原理圖
2 移相變壓器
移相變壓器電氣原理圖如圖2-1所示，以6kV系統(tǒng)5個(gè)功率單元串聯(lián)為例，變
壓器原邊側(cè)輸入6kV，副邊側(cè)分為15個(gè)繞組，功率單元輸出同相的5個(gè)繞組的相
位角互差12°，這樣可以消除輸入側(cè)電流中29次以下的諧波，并使得輸入電流的
諧波性能滿(mǎn)足國(guó)際和國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
3 功率單元電路原理
功率單元由以下幾個(gè)部分組成：輸入熔斷器、輸入整流橋、直流濾波電容、
輸出逆變橋，同時(shí)包括驅(qū)動(dòng)、保護(hù)、檢測(cè)、通信、輔助電源等部分。圖2-2 為功
率單元的原理圖，系統(tǒng)中所有的功率單元完全相同，可以互換和實(shí)現(xiàn)模塊化。
圖2-2 功率單元主電路原理圖
4 功率單元級(jí)聯(lián)原理
每個(gè)功率單元等效成一個(gè)單相的交流電源，以 6kV 系統(tǒng)5 級(jí)串聯(lián)為例，每個(gè)
功率單元為 690V 單相交流電源，5 個(gè)單元組成一相為 3450V，線(xiàn)電壓為6kV。
圖2-3 給出6kV 系統(tǒng)5 級(jí)串聯(lián)的示意圖。
A
690V
690V
3450V
6000V
相電壓 690V
線(xiàn)電壓
690V
690V
690V 690V
690V 690V
690V 690V
690V 690V
690V 690V
B C
圖2-3 功率單元級(jí)聯(lián)原理
5 輸出PWM 移相
通過(guò)控制功率單元輸出 PWM 的相互角度，采用載波移相技術(shù)，使得輸出
PWM 波形的 dv/dt 低，通過(guò)諧波相互消除效應(yīng)，可以在低載波頻率的情況下獲
得優(yōu)異的輸出諧波性能。圖2-4 為5 級(jí)串聯(lián)輸出PWM 組和波形示意圖。通過(guò)圖
2-4 可以看出，對(duì)于 5 級(jí)串聯(lián)結(jié)構(gòu)，相電壓為 11 電平。
6 控制系統(tǒng)工作原理
圖2-4 PWM 輸出組和波形示意圖
控制系統(tǒng)包括主控制部分，模擬量處理部分，開(kāi)關(guān)量處理部分，單元控制部
分，輔助部分。
SUPERDRIVE A7 系列變頻器采用雙 32 位 DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）作為主
控制部分的核心，配合大容量FPGA （現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)列陣）器件，為優(yōu)異的控制
性能的實(shí)現(xiàn)提供了堅(jiān)實(shí)的硬件基礎(chǔ)。
模擬量處理部分對(duì)系統(tǒng)中的模擬量進(jìn)行處理，包括濾波、縮放處理、疊加偏
置等。為了提高系統(tǒng)可靠性，SUPERDRIVE A7 系列變頻器的所有模擬量都作了
光電隔離處理。
開(kāi)關(guān)量處理部分對(duì)系統(tǒng)中的開(kāi)關(guān)量進(jìn)行處理，SUPERDRIVE A7 系列變頻器
的開(kāi)關(guān)量處理部分類(lèi)型豐富，包括：干節(jié)點(diǎn)輸入、輸出，OC（開(kāi)路集電極）輸
出，高速脈沖輸入。同時(shí)，輸入開(kāi)關(guān)量類(lèi)型兼容亞洲習(xí)慣（標(biāo)準(zhǔn)）和歐洲習(xí)慣（標(biāo)
準(zhǔn)）。
單元控制部分負(fù)責(zé)功率單元的驅(qū)動(dòng)，檢測(cè)、保護(hù)、與主控制部分的通信功能。
單元控制部分的驅(qū)動(dòng)電路提供IGBT 的驅(qū)動(dòng)和保護(hù)功能，保證功率器件可靠的工
作。檢測(cè)部分包括直流母線(xiàn)電壓檢測(cè)、散熱器溫度檢測(cè)。每個(gè)功率單元的狀態(tài)、
直流母線(xiàn)電壓、溫度情況等信息都通過(guò)光纖被送到各控制部分。同樣，主控制部
分產(chǎn)生的控制信號(hào)，包括：PWM 控制信號(hào)、旁路信號(hào)、使能信號(hào)等通過(guò)光纖傳
送給單元控制部分。
輔助部分的作用是為控制部分提供電源、隔離、抗干擾等功能，包括開(kāi)關(guān)電
源、隔離變壓器、濾波電路等。
7 功率單元自動(dòng)旁路原理
功率單元自動(dòng)旁路功能是級(jí)聯(lián)式多電平結(jié)構(gòu)特有的優(yōu)勢(shì)，能顯著的提高可靠
性。其基礎(chǔ)為具有獨(dú)立、等同、串聯(lián)的功率單元結(jié)構(gòu)。
當(dāng)某個(gè)功率單元出現(xiàn)故障時(shí)，這個(gè)功率單元會(huì)被旁路，同時(shí)采用輸出線(xiàn)電壓
平衡技術(shù)，保證其他所有的功率單元參與運(yùn)行。SUPERDRIVE A7 系列變頻器支
持最多3 個(gè)功率單元，每相最多2 個(gè)功率單元被故障旁路，并且保證在每種旁路
情況下都可以充分利用剩余功率單元。
圖2-5 功率單元自動(dòng)旁路原理圖