HIVERT同、异步矢量控制带能量回馈高压变频器产品手册

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产 产 控 产 产 应 产
品 品 制 品 品 用 品
简 构 原 特 参 案 资
介 成 理 性 数 例 质
合康研发生产基地鸟瞰图产品简介
北京合康亿盛科技有限公司是一家专业研发、生产高压、大功率变频器的民营高科技企业。2005年随着风
机、水泵类通用产品的完善，攻克了矢量控制及能量回馈这两大技术难题，成功推出应用于高压异步电机四象
限运行带能量回馈的HIVERT-YVF系列高压变频器；2006年又在超大功率高压变频器（成功出口俄罗斯）和同
步高压变频器成功应用的基础之上，2007年成功推出适用于高压同步电机四象限的HIVERT-TVF系列高压变频
器；2008年推出具有主、从多传控制功能的HIVERT-Y(T)VF变频器。
新生产基地位于北京经济技术开发区（亦庄）,拥有12台试验机组，建有国内最大的4000kw的同、异步电
机带载和能量回馈试验平台，具备1500台套以上的年生产能力。
矢量控制是高性能交流电机控制方式的一种。异步电机的矢量控制基于电机的动态数学模型，将定子电流
分解为转矩电流和励磁电流，分别予以控制，不仅控制电流的大小，而且控制电流的相位，大大提高了动态性
能；同步电机的矢量控制在此基础上采用速度和电流双闭环控制，调速范围宽、力矩特性更好。
与通用高压变频器相比，合康同、异步矢量控制变频器具备恒转矩、动态响应快、调速精度高、调速范围
宽、快速制动等优异性能。并且在功率单元内安装能量回馈装置，可实现负载制动能量反馈回交流电网，为用
户节约大量的能源。
合康HIVERT-YVF系列高压变频器已于2006年12月通过天津配电及电控设备检测所暨国家电控配电设备质
量监督检验中心的严格测试，产品可广泛应用于煤炭、矿山、电力、石油、石化、冶金和市政等领域，特别适
合低速高转矩、重载启动、快速制动及要求四象限运行的的负载，如矿井提升机、绞车、球磨机、传送带等，
并获得海内外用户的高度评价。
合康电气 产品构成
变压器柜内装有为功率单元提供三相电源的移相变压器。柜门上有
干式变压器温度控制仪，为变压器提供温度告警和过热保护。柜前门
变
内侧装有安全开关保护，当柜门打开时告警。
压
变压器前面右侧和后面左侧是副边绕组接线区域，与相应的三相
器
电抗器输入电缆连接。高压输入电源接线在后面上部，直接进入变压
柜
器，输入电压检测接在380V辅助绕组上，输入电流互感器安装在变压
器的Y接星点电缆上。
单元柜内安装的功率单元和三相输入电抗器分成三组，每组串联成
单
一相，每相串联6个功率单元和6个电抗器，分前后排列。串联后A1、
元
B1、C1三个功率单元星接，最后3个单元A6、B6、C6输出接高压输出
柜
室的接线铜排上，星接电缆上穿有霍尔电流传感器，检测输出电流。
变频器控制系统安装在单元柜的前右面的控制室内，从上到下依次为控制器、I/O接口板、控制电源
系统和柜门上的人机界面系统。
控制器由三块光纤板，一块信号板，一块主控板和一块电源板组成，各板之间通过母线底板连接。
光纤板通过光纤与功率单元传递数字信号，每块光纤板控制一相的所有单元。光纤板周期性向单元发出
控
脉宽调制（PWM）信号或工作模式。单元通过光纤接收其触发指令和状态信号，并在故障时向光纤板发
出故障代码信号。信号板采集变频器的输出电压、电流信号和轴编码器信号，并将模拟信号隔离、滤波
制
和量程转换。转换后的信号用于变频器控制、保护，以及提供给主控板数据采集。主控板采用高速单片
机，完成对电机控制的所有功能，运用矢量控制方式产生脉宽调制的三相电压指令。通过RS232通讯口
柜
与人机界面主控板进行交换数据，提供变频器的状态参数，并接受来人机界面主控板的参数设置。
I/O接口板用于变频器内部开关信号以及现场操作信号和状态信号的逻辑处理，增强了变频器现场应用
的灵活性。I/O接口板有处理2路模拟量输入和2路模拟量输出的能力，模拟量输入用于处理模拟设置时的设
 合康电气产品构成
人
机
界
面
置信号和来自现场的速度、流量、压力等模拟信号，这两路信号通过处理
后送到人机界面进行模数转化；模拟输出量是运行频率和输出电流。接口
板还对单元柜温度、输入电流和输入电压进行采样，并计算出输入功率。
控制电源系统包括220V隔离变压器、380V隔离变压器、整流电路，
其电源分别来自220V及主电源，整流后为控制系统提供直流电源。
人机界面为用户提供友好的全中文操作界面，负责信息处理和外部的
控制器
通讯联系，可选上位监控实现变频器的网络化控制。人机界面由主控板、
液晶显示屏和触摸键盘组成，显示变频器运行参数。通过RS232通讯口与
控制器连接，通过RS485通讯口与I/O接口板连接，实时监控变频器系统
的状态，计算出电流、电压、功率、频率等运行参数和实现故障记录。人
机界面下方是“故障复位”按钮及“高压分断”自锁按钮。触摸屏上方有
“高压指示”、“运行指示”和“故障指示”。
接口板
合康电气 控制原理
1、系统构成
 合康电气控制原理
2、控制原理
HIVERT-YVF系列变频器采用转子带速度反馈的矢量控制技术。在转子磁场定位坐标下，电机定子电流分
解成励磁电流与转矩电流。维持励磁电流不变，控制转矩电流也就控制了电机转矩。电机转速采用闭环控制。
实际运行中给定转速与实际转速的差值通过PID调节生成转矩电流IT。经过矢量变换将IT、IM变换为电机三相
给定电流Ia*、Ib*、Ic*，它们与电机运行电流相比较生成三相驱动信号。
HIVERT-TVF系列变频器通过矢量控制系统的解耦, 速度给定（频率给定）ω与速度反馈相减得出速度误
差，速度误差经PI调节后输出转矩电流给定iqref，idref励磁电流给定是根据系统的动态需要进行调整其值根据
不同的电机和负载得出的经验值，电机三相电流反馈ia、ic、ib（为ia与ic之和求反）经传感器采样，然后再根
据转子位置电气角度θ进行Clarke变换，变换后输出ialpha、ibeta, ialpha、ibeta经Park变换输出id、iq， id、
iq值与给定值iqref、idref求误差,进行PI调节后输出Vsqref、Vsdref, Vsqref、Vsdref和转子位置电气角度θ经过
Park逆变换输出Valpha、Vbeta，Valpha、Vbeta经过Clarke逆变换输出电机定子三相电压Va、Vb、Vc值，三
相电压Va、Vb、Vc值作为PWM（脉宽调制）的比较值比较输出PWM波形到逆变器然后驱动电机旋转。
合康电气 控制原理
3、主电路图
HIVERT-Y(T)VF系列高压变频器采用交-直-交直接高压（高-高）方式，主电路开关元件为IGBT。由于
IGBT耐压所限，无法直接逆变输出6KV、10KV，而因开关频率高、均压难度大等技术难题无法完成直接串
联。HIVERT变频器采用功率单元串联，叠波升压，充分利用常压变频器的成熟技术，因而具有很高的可靠
性。
4、电源叠加图
单元串联脉宽调制叠波输出，三相输出Y接，
得到可变频三相高压电源，6kV系列每相6个单

当然可以。HIVERT系列的同/异步矢量控制带能量回馈高压变频器产品手册是一种技术文档，详细介绍了一种专为工业应用设计的高性能电力电子设备。它主要包括以下几个方面的内容： 1. 产品概述：阐述了变频器的工作原理，即通过采用先进的同轴（同步）或异步矢量控制技术，实现对电机定子电压和频率的精确调制，以适应不同负载需求并优化电机性能。 2. 技术参数：详述了产品的额定电压、额定电流、输出功率范围、最高转速以及电机类型（如鼠笼式或绕线式电机）等关键规格信息，以及与能量回馈功能相关的参数，例如回馈电压等级、回馈功率范围和回馈策略等。 3. 控制系统介绍：解释了矢量控制算法的工作机制，包括电机模型辨识、速度和磁链的在线估计以及无速度传感器矢量控制的具体实现方法，同时涉及回馈能量处理电路的设计及工作原理。 4. 安装与接线说明：给出了变频器的安装步骤、所需电源条件、输入和输出端子配置以及与其他设备如PLC、电机或其他能源管理系统接口的详细连接示意图。 5. 使用与维护指南：提供了操作规程、日常检查维护建议、故障诊断及排除方法等内容，确保用户能够安全、有效地使用该高压变频器及其能量回馈功能。 6. 性能曲线与实例分析：展示了在典型工况下的运行性能曲线，如效率、功率因数、动态响应特性等，并结合实际工程案例，展示其在节能、提高生产效率等方面的应用效果。 总之，这本HIVERT高压变频器产品手册为用户提供了一个全面而深入的产品技术指导，旨在帮助用户充分理解和利用这款设备的各项优势来满足工业环境中的各种挑战。