【东芝高压变频器技术使用说明】.doc

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1、目录1 设计标准.21.1设计基准.21.2适用标准.22 电路结构.32.1主电路的构成.32.2单元变频器.32.2.1单元变频器主电路构成.32.2.2单元变频器串联输出.42.2.3 输入侧多相整流电路53 特性.53.1输入端电流谐波特性.53.2 输出特性.53.3扭矩幅度.63.4变频器的整体特点.64 主要性能.84.1结构性能.84.1.1柜子结构图.84.1.2装置外形尺寸和重量.124.1.3装置结构的一般规格.144.2电气性能154.3控制性能174.4通用规格184.5产品代码195保护功能206接口216.1 电源接口和接地.216.2 电动机的接口.226.3

2、输入/输出.236.3 .1 输入236.3.2 输出.246.4 模拟输入输出.256.4.1 模拟输入.256.4.2 模拟输出.267 所用器件及推荐的备件.27一 设计标准1.1 设计基准参数 标准寿命 15年保护 易发生故障的所有部分平均无故障时间（MTBF） 50，000小时平均修理时间 30分钟耐冲击能力 运输2Hz f 9Hz振动幅度3.5mm9HZf200Hz加速度10m/sec2200Hzf500Hz加速度15m/sec2安装2Hzf0.3mm振动幅度0.3mm9Hzf200Hz加速度1m/sec2耐高压冲击量 LI （1.2/50的尖脉冲）3.3KV系列 20KV 瞬时耐

3、压6.6KV系列 40KV 瞬时耐压11KV系列 60KV 瞬时耐压备注1: 使用环境有变化时,以上数据有可能发生变化备注2: 平均无故障时间(MTBF) 是以适用于各种部件的MIL数据标准为基准计算得出. 此数据涉及到一体化的变压器。 各单元变频器。 主控制板，监测仪器及冷却风扇。最后的括号中的数据为实际测定数据。无故障时间数据为根据MIL数据标准得出的保守性数据。在众多的实际应用中。东芝的大功率可变速装置的实际运行无故障时间以大幅度超过此数值。达到100.000小时以上。1.2 适用标准此产品适应以下标准IS09001 QUALITY ASSURANCEJEM1122 Low Voltag

4、e Wiring inside Power Distribution Panel/Control Panel JEM1459 Structure and Dimensions of Power Distribution Panel/Control Panel JEM1267 Protection Class of Power Distribution Panel / Control Panel JEM1334 Insulation Distance of Power Distribution Panel / Control Panel JEC2410 Power Device Inverter

5、 Equipment IEC529 degrees of protection provided by enclosure(IP Code)IEC146-1 General requirements and line commutated convertersIEC 617 Graphic symbols for Diagrams IEC60146-1-1IEC60146-1-3IEC60726IEC61800-2IEEE519 JIS Japanese Industrial Standards二 电路结构2.1 主电路的构成图2.1.1表示TOSVERT-MV 3000/3300输出型的电路

6、构成。从外部交流电源，经过装置内的变压器向输出为单相的单元变频器提供交流电。这些单相单元变频器每一相3级串联，再将其进行三相接线，转换为电动机所需的三相交流电力（频率、电压）。 单元变频器图2.1.1 TOSVERT-MV 电路构成图6000/6600 输出型时，单相单元变频器每一相为6级串联，为输出3000/3300输出型的2倍的电压。2.2 单元变频器2.2.1 单元变频器主电路构成单元变频器如图2 .2.1.A所示，由将交流转换成直流的二极管整流器，以及将直流逆变为交流的逆变器构成。图2.2.1.A单元变频器 电路构成图通过图2.2.1.A的 ， 和 ， 的组合，对 进行交互选择，可以输

7、出正的电压和负的电压。而且通过使 ， 和 ， 开/关（），如图2.2.1.B所示，可以产生开关的交流电压。而且，通过单元变频器的串联，能够提供台阶状的近似正弦波。图2.2.1.B 波形2.2.2 单元变频器串联输出单元变频器的交流输出电压变为635后，3级串联时的相电压变为约1900 ，再使这3组的相位分别错开120，能够得到线电压3300 的高压电源。另外，串联后的输出电压波形，即使每个单元变频器的开关频率低，也能得到如图4 .2.2. 所示的失真非常小的正弦波。即能够得到开关损失小的低失真的正弦波电源。单元变频器图2.2.2. 通过串联产生高压图2.2.2. 串联变频器输出电压波形（线间）

8、2.2.3 输入侧多相整流电路 为多台单元变频器串联的结构，得到三相高压，单元变频器的输入侧的三相整流器数量，也与单元变频器的台数相同。采用图2.1.1所示的3级串联方式时，可输出3000/3300V电压，整流器共计需要9台，输入变压器的次级线圈也需要9组，使次级线圈每3组的相位相差20 ，0 ，20 ，变为18相整流，以减小电源侧高次谐波。输出6000/6600V时，需要18个单元变频器，每相6个串联，整流器共计需要18台，输入变压器的次级线圈也需要18组，每相三组每组两个次级线圈，每组的相位相差20 ，0 ，20 ，变为18相整流，以减小电源侧高次谐波。另外，由于整流器为二极管整流器，因此

9、电源功率因数也能够获得高功率因数。三 特性3.1 输入端电流谐波特性输入端电流高次谐波-依据实测结果所得的数据 高谐波次数 1 5 7 11 13 17 19 23 25 %电流 100 1.4 0.5 0.6 0.5 1.1 0.6 0.3 0.53.2 输出特性输出波形为近似正弦波.请参照下列实测输出电流, 电压波形, 以及高频波电流频率波形. 此波形为输出频 率50Hz时的实测波形.变频器的输出侧将会产生无效的尖波电压, 但这一电压值被限制在一个IGBT单元变频器的输出电压750V的水准上. 此电压的电动机上的反射值推测在输出电压值(750V)的0.2-0.7倍之间. 东芝PP7微机系统

10、可保证使不仅在相间, 而且在线间的每各单元变频器形成的此电压值不会发生重叠, 故不会给标准电动机以及电缆造成任何不良影响.不需另设任何滤波装置以保护电动机及电缆.若电动机为标准电动机, 且绝缘程度符合IEC60034-15标准, 将完全可以承受TOSVERT-MV变频器所发生的这一无效尖波的冲击.3.3扭矩幅度需要注意的是, 变频器输出将会产生扭矩波动, 从而出现电动机, 负载轴扭动现象. 造成这一情况的原因是因为变频器的输出电流中所含的杂波电流值并非完全为零. 但由此产生的最大电动机转矩波动值不超过一般水准的2-3%.3.4变频器的整体特点 电源侧谐波电流值极小 实现变压器次级的18脉冲整流

11、 达到IEEE-519规格标准 不需另设滤波器 不需速度检测器的稳定运行 不需设置速度检测器 附有矢量演算的新式V/F控制,使运行更加稳定. 附有速度检测器(选用件)的矢量控制,可达到更加精密的控制程度. TOSVERT-MV可驱动标准电动机 可驱动原设电动机独特的多段电平PWM控制,将高频开关所产生的杂波扼止在最小值,同时使输出电流基本上成为正弦波.故不需加设滤波器,也可驱动包括原设电动机在内的标准电动机. 直通式(高-高式)驱动方式不需设置升压变压器与低压变频器+低压电动机的驱动方式相比较,减小了变频器输出与电动机之 间电缆的规格. 可应用在成型机等恒定转矩的负载机械上. 可做为电动机的软

12、起动器使用用工频电源起动惯性GD大的负载的电动机时,会出现电动机电流上升,电源 电压下降等问题,起动频率受到限制,使用该变频器起动可避免以上问题. 电源的瞬停以及瞬时电压降低时的对应 瞬停不停机控制在出现电源电压突然停电或电压降低(25%以上)时, 此时间在不超过300ms的情况下,变频器可维持运行, 变频器将自动将输出电流的转矩电流部分压低以确保变频器的运行. 但这时电动机的转速将会有所下降. 电源电压恢复正常后, 变频器自动恢复正常运转. 瞬停再起动控制 (选用)电源的瞬停或瞬降(25%以上)在6秒以内恢复时, 变频器可在电源恢复2秒后, 在电机自由转动的基础上再加速. 6秒以内电源未恢复

13、时将被视为停电. 为用户着想的设计 工程设计, 施工简单 输入变压器为可搬出式设计 无滤波器 无功率因数补偿器 可使用标准型电动机 与高-低控制相比输出电缆规格大幅度减小. 容易操作及监视 大型LCO 显示面盘上设有24个操作按键. 易维修, 保养的设计 前面维修, 保养式 任意一个单元变频器都可由控制柜的前面抽出. 风冷方式 在每个柜子的顶部设有供此柜冷却用的风扇. 在柜门上设有空气过滤罩, 可在运行中拆下, 清洗. 单元变频器采用3层筐体结构单元变频器为控制部, 功率元件部, 电容元件部的3层筐体式结构组成, 即可 以各部分为单位进行更换, 也为更换元器件提供了方便. 高功率 高于传统的可

14、控硅变频器. 极小的谐波含有量使电动机的功率损耗减少. 无输出变压器是提高功率的因素之一. 高电压, 大容量的IGBT 开发, 使元件数量减少, 功率提高. 高功率因数 采用二极管整流方式获得高功率因数 (从变压器原边计算为95% 以上) 高可靠性 主要关键部份采用东芝自行生产的高可靠性部件. 多年的可变速系统的设计, 生产经验. (从低压小功率到高压大功率) 采用东芝公司为大容量电力电子设备专门设计的高性能 32Bit(PP7) 微机系统, 使控制部分回路部件大幅度减少. 采用大容量, 高耐压 (1700V) IGBT, 使主回路简节化. 节能 TOSVERT-MV 以它的可变速控制用自身的

15、高效率为节能做出着贡献.四 主要性能4.1 结构性能4.1.1 柜子结构图由输入变压器柜，变频器柜，控制输出柜构成，全部可以从前面维护。以下尺寸不包括通道底座、悬挂通道、顶棚风扇的尺寸。输入变压器柜 变频器柜 控制输出柜 图4.1.1. 3.3 330 柜子外形输入变压器柜 变频器柜 控制输出柜 图4.1.1. 3.3 550 柜子外形输入变压器柜 变频器柜 控制输出柜图4.1.1. 3.3 500、700 900 柜子外形输入变压器柜 变频器柜控制输出柜图4.1.1. 3.3 1200 1800 柜子外形输入变压器柜变频器柜 控制输出柜图4.1.1. 3.3 2400 ，3000 柜子外形

16、输入变压器柜 变频器柜控制输出柜图4.1.1. 6.6 660 柜子外形 输入变压器柜变频器柜 控制输出柜图4.1.1. 6.6 800-1100 柜子外形输入变压器柜 变频器柜 控制输出柜图4.1.1. 6.6 1000 1800 柜子外形输入变压器柜 变频器柜 变频器柜 输入变压器柜控制输出柜图4.1.1. 6.6 2400 3600 柜子外形输入变压器 变频器柜变频器柜输入变压器柜 控制输出柜图4.1.1. 6.6 4200 6000 柜子外形结构概述(1) 柜全部采用的是前面维护结构。背面不需要维护用空间。能够与墙壁贴紧，但根据施工情况，有时会发出振动声音。(2) 以下部件不包括在上图

17、4.1.1.AF的尺寸中。通道底座风扇罩手柄等突起物(3) 柜的前面应确保1700 以上的维护空间。4.1.2 装置外形尺寸和重量表4.1.2表示装置（柜，及单元变频器）的尺寸和重量。表4.1.2. 装置尺寸和重量输出电压 kV输出容量kVA 柜子尺寸 概算质量 宽度 进深 高度 33003302800900230050028001000230035005502800900230070028001000230035009001200420010002300700015001800240050001500230094003000 输出电压 kV输出容量kVA 柜子尺寸 概算质量 宽度 进深 高度

18、 6600660330090023004500800440090023006000110044009002300700014004700100023007000180024007800100023001340030003600420094001500230018300480054006000表4.1.2. 单元变频器尺寸和重量装置型式装置尺寸 概算质量 宽度 进深 高度 1P240630489422P402709504703P4201037527120注）以下部件不包括在上表4.1.2. 的尺寸中。通道底座风扇罩手柄等突起物4.1.3 装置结构的一般规格装置结构的一般规格如表4.1.3所示。表

19、4.1.3一般规格（结构）项 目标准规格标准选择规格追加选择规格备注依照标准IEC,JIS,JEC,JEM 周围条件温度 0 40 注1湿度5 85%,不结露高度海抜1000m 以下安装场所屋内振动10 50Hz 0.5G 以下粉尘正常的大气粉尘腐蚀性因素无腐蚀性气体电线颜色JEM-1122(1994)但电子电路、装置内、特殊电线除外。尺寸0.5mm2以上但基板内及与基板相连的电线除外。使用螺纹ISO 公制螺纹喷漆颜色盘表面JEM-1135(1982)Munsell 5Y7/1指定色。(但仅与盘表面对应(不能变更操作面板的颜色)盘内装置及盘内安装板应使用电镀钢板或涂漆处理。盘结构前面维护,半封

20、闭自立盘JEM-1459(1992)盘保护结构JEM-1267(1986),IEC-529IP20简易防尘结构，带底板(电缆引入孔开孔由工程施工人员进行)带手动开关通过顶板罩、门的袋状结构，能够与IP30 对应。带通道底座无通道底座空气滤清器门前面安装型（可以在关上门的状态更换）标牌用途标牌No.丙烯光刻器具标牌厂家标准(铝刻贴标签)制造标牌铝刻(粘贴)注意标牌铝刻贴标签其他控制盘的绝缘距离JEM-1334(1988)IEC,UL控制盘的耐电压JEC-2410(1998),IEC-146-1控制电路 1500V-1分主电路11KV （3300V 时）主电路17.5KV （6600V 时）模拟设

21、定信号500V-1分注1：周围条件的详细情况，请参照TOSVERT-MV 安装注意事项(6E3A4148 或6E3A4149)的“2.安装环境”。4.2电气性能装置的一般规格（电气）如表4.2.A所示。表4.2.A 一般规格（电气）项目标准规格标准选择规格追加选择规格备注输出容量3.3kV6.6kV3kV 或6kV但容量应按照输出电压比减小，减小比例为3/3.3或6/6.6。330kVA500kVA550kVA700kVA900kVA1200kVA1500kVA1800kVA2400kVA3000kVA660kVA800KVA1000kVA1100kVA1400kVA1800kVA2400kV

22、A3000kVA3600kVA4200kVA4800kVA5400kVA6000kVA被驱动电动机鼠笼型感应电动机主电源输入电源电压和波动范围3.3kV交流3300V电压波动 ：10%交流3000V(3000V 输出)电压波动：10%交流6600V电压波动：10%6.6 kV交流6600V电压波动 ：10%交流6000V(3000V 输出)电压波动：10%交流3300V电压波动：10%输出电压3.3kV交流输入电压3300V 时，在变频器输出端应小于AC3300V 6.6kV交流输入电压6600V 时，在变频器输出端应小于AC6600V 控制电源电源电压频率200V/50Hz 或200/220

23、V/60Hz电压波动范围：10%需要容量电源断路容量6VA(三相)25kA 以下主电路PWM 频率800Hz(输出相电压 4.8kHz )再生方式 不可再生其他过负载耐量100%-连续125%-60 秒150%,175%,200%,225%,250%输出接地保护有插座无有电话插口无有电动机冷却风扇电路无有盘内空间加热器无有盘内照明灯无展开图符号EC-617(JIS C0301-系列1)装置的标准规格的额定值如表4.2.B所示表4.2.B 额定值表(标准规格)输出容量KVA输入电压 Vac输出电压 Vac输出额定电流 A发生的损耗kW3303300330057.711500881655096.2

24、1870012522900158291200210351500263441800315532400420663000525766606600660057.722800702710008832110096.23614001254418001585724002107130002638936003151064200368124480042013254004731486000525152注：发生损失为空调设备设计用的损失。包括输入变压器的损失。4.3 控制性能 控制（无速度传感器）时的一般控制规格（电气）如表4.3所示。表4.3一般控制规格（ 控制，无速度传感器）项目标准规格标准选择规格追加选择规格备

25、注最高输出频率66Hz速度传感器(PG 脉冲输出)无有基本控制性能基本控制方式 一定无传感器矢量控制带速度传感器矢量控制运转控制范围 1:20频率精度0.05%(数字设定)模拟设定0.5%(线性)需要信号隔离器通过速度估计进行速度控制，因此在负载状态输出频率会发生变化 频率分辨率1/25000(数字设定)模拟设定1/1000 以上需要信号隔离器加速，减速时间0.13270 秒，加减速独立运转规格瞬停再起动无有但从停电发生到恢复供电超过6s 以上时，不能再起动。瞬停不停控制300ms 以前标准装备特定频率跳变左边的动作设定通过系统参数的设定进行。 输出使用数字信号输出（可编程）的3点中的1点。加

26、减速速率折线设定 字速率加减速过负载自动频率降低速度到达 输出外部速度基准追踪 输出外部速度基准丧失 输出外部速度基准丧失检测停止减速停止速度保持节能运转（2次方扭矩负载）4.4 通用规格通用规格如表4.4所示。表4.4 通用规格项目标准规格标准选择规格追加选择规格备注传输PC接口无TOSLINE-S20(F07型光连接器)TOSLINE-S20(FC型光连接器)DeviceNet需要选择基板计算机接口RS-232C(在盘面装备模式插口)盘面显示操作LED 指示灯READY ：运转准备完成(绿)RUN ： 变频器运转中(绿)FAULT ：重故障(红)ALARM ：轻故障(红)LCD 文字显示4

27、0 文字(5 7点)-8 行LCD英数显示操作器具照光式联锁开关1点操作开关2点(运转，故障复位)连接器计算机连接用RS232C模式插口检测管肢信号检查用7ch(14 针)模拟信号输入(可编程)12 位2 通道取样时间：4ms4-20mA 或0-10V模拟信号输出（可编程）8 位2 通道取样时间：4ms4-20mA 或0-10V数字输入输出（可编程）输入8点 DC24V-12mA输出3点 MAX AC220V-0.8ADC110V-0.2ADC 24V-1.5A数字输出输入断路器跳闸输出1点MAX AC220V-0.8ADC110V-0.2ADC 24V-1.5A运转中(响应)输出1点输出断路

28、器闭合输出1点RAS存储卡设定参数的保存及装入功能故障数据的保存功能通过WW TOOL 显示故障数据存储卡为选择。计算机参数设定,故障数据显示等4.5 产品代码产品代码的构成如以下所示15678,9 10 14 15 机型名称型式输出电压变频器容量选择S/V 区分TOSVERT-MVCOMPACT输入电压输入输出容量以左对齐方式记入，不要的栏填入A: V/f 一定(简易无传感器矢量)控制B: 标准矢量控制(PG)C: 高性能矢量控制(分解器)D:E: S-NET 传输(新型F07光连接器)F: S-NET 传输(FC型光连接器,选项基板)G: TOSLINE-30 传输H: RS-485 传输

29、J:K: R2补偿(11.13项参照)L: P-I/O(模拟)M: N:P: 带插座Q: 带电话插口R: 有0Hz 运转S: 电动机固定风扇电路记入有无特殊规格S: 标准柜V: 有特殊规格3:3kV 级A3:330kVA05:500kVAA5:550kVA07:700kVA09:900kVA12:1200kVA15:1500kVA18:1800kVA24:2400kVA30:3000kVA6:6kV 级A6:660kVA08:800KVA10:1000kVA11:1100kVA14:1400kVA18:1800kVA24:2400kVA30:3000kVA36:3600kVA42:4200kV

30、A48:4800kVA54:5400kVA60:6000kVA额定标牌的标示范围产品代码例 VTSMVC318AEKP *STOSVERT-MV COMPACT 型输出电压 3.3kV输出容量 1800kVA简易无传感器矢量控制S-NET 使用有R2 补偿带插座其他以相关标准为准五 保护功能表5 保护功能项 目缩 写硬件软件重故障中故障轻故障自由运转停止减速停止停止请求警报交流过电流OCACPU异常CPU外部安全开关UVS盘面安全开关P_SW单元故障U_F,V_F,W_F外部联锁IL过速度OSS输出频率溢出OSS_F0主电源丧失MPSF控制电源丧失CPSF输入变压器过热OH_TR门开放DS装置

31、换气风扇停止定时器C_FN_T电流限制定时器CL_T过负载(5 分钟)OL5过负载(20 分钟)OL20输入断路器开放定时器AC_P_T输出断路器开放（选项）ACSW输出开放AC_NL低频过负载STALL控制极封锁无法解除CPU_ERR速度检测异常SP_ERRTOSLINE传输异常TL_F工频开关断开BP_CTT速度基准丧失SP_LOST电动机冷却风扇停止定时器（选项）M_FN_T输出侧接地检测（注3）GR电动机冷却风扇停止M_FN电流限制警报 CL_TA装置换气风扇停止C_FN电动机过热（选择）M_OH电动机温度检测器异常（选项）MTMP_S过负载警报OL_A过负载速度降低SOFT_STL装

32、置换气风扇异常C_FN_F电动机过热警报（选项）M_OH_A存储卡异常CD_F单元故障的详细内容直流过电压DC_OV直流电压下降DC_UV保险丝断线FUSE单元变频器温度异常OH控制电源丧失GPSF单元变频器驱动基板异常CDMF（注 1）检测硬件：用硬件直接使所有 变为关闭OFF状态的项目。软件：通过软件检测异常，进行保护连动动作的项目。（注 2）连动动作有标记和标记的项目可以通过参数设定选择。标准设定为标记一侧，设定为标记一侧时，应对系统进行充分考虑。标记是从装置侧使断路器跳闸的故障项目。（注 3）在输入变压器的次级的电路接地时检测 为检测输入变压器的初级接地，需要在输入断路器侧进行六 接口

33、本装置和外部设备的接口可大致分为电源系统和控制系统。6.1 电源接口和接地电源需要主电路输入3300V-50Hz （3000V-60Hz ）（或，6600/6000V ）和控制电源 AC380V-50Hz 或 AC200V-50/60Hz。图6.1表示相关设备的推荐接地电路。接地的目的除确保安全外，还具有固定装置接地电位以防高频的意义。因此，ED 干线应使用最短的配线连接到接地极。驱动装置的接地应为实施过 类接地工程的接地极。(驱动设备的接地电阻应小于10),电动机的接地也应进行最短的配线。图6.1推荐接地电路(注1)电缆 的屏蔽应连接到输入断路器柜的接地端子。(注2)电缆 的屏蔽应连接到 的

34、机架接地 （1）。另外，应连接输出 的输入和输出电缆的屏蔽。(注3)电缆的屏蔽应连接到电动机的机架接地。(注4)电缆 和电缆以及电缆的电缆应当分开。（使用分离的动力电缆桥架。或者不平行敷设。）(注5)没有输出 柜时， 输出侧电缆的屏蔽应分别连接到 的机架接地 （1），以及电动机的机架接地。(注6)使用2台以上的 时，为避免相互干扰，建议将变频器装置的输入和输出，以及其他变频器装置与主电路电缆分离。(注7)将其他种类的驱动装置装在同一设备时，接地干线（ ）应当分离。表6.1 接地的种类EA 类 10 以下避雷器EHT 类 10 以下特別高压机架EN 类 10 以下变压器中性点、接地屏蔽点ELT 类 10 以下低压设备接地