【東芝高壓變頻器技術說明書】

1.設計標準 21.1設計基準 21.2適用標準 22.電路結構 32.1主電路的構成 32.2單元變頻器 32.2.1單元變頻器主電路構成 32.2.2單元變頻器串聯輸出 42.2.3輸入側多相整流電路 53.特性 53.1輸入端電流諧波特性 53.2輸出特性 53.3扭矩幅度 63.4變頻器的整體特點 64.主要性能 84.1結構性能 84.1.1柜子結構圖 84.1.2裝置外形尺寸和重量 4.1.3裝置結構的一般規格 4.2電氣性能 4.3控制性能 4.4通用規格 4.5產品代碼 5.保護功能 20 216.1電源接口和接地 216.2電動機的接口 226.3PI/O輸入/輸出 23 23 246.4模擬輸入輸出 256.4.1模擬輸入 256.4.2模擬輸出 7.所用器件及推薦的備件 27一.設計標準TOSVERT-MV第2頁參數壽命保護耐沖擊能力標準15年易發生故障的所有部分30分鐘運輸2Hz≤f<9Hz耐高壓沖擊量加速度<10m/sec2加速度<15m/sec2安裝2Hz≤f<0.3mm加速度<1m/sec2LI(1.2/50的尖脈沖)瞬時耐壓瞬時耐壓瞬時耐壓備注1:使用環境有變化時，以上數據有可能發生變化備注2:平均無故障時間(MTBF)是以適用于各種部件的MIL數據標準為基準計算得出.此數據涉及到一體化的變壓器。各單元變頻器。主控制板，監測儀器及冷卻風扇。最后的括號中的數據為實際測定數據。無故障時間數據為根據MIL數據標準得出的保守性數據。在眾多的實際應用中。東芝的大功率可變速裝置的實際運行無故障時間以大幅度超過此數值。達到100.000小時以上。此產品適應以下標準IS09001—QUALITYASSURANCEJEM1122LowVoltageWiringinsidePowerDistributionPanel/ControlPanelJEM1459StructureandDimensionsofPowerDistributionPanel/ControlPanelJEM1267ProtectionClassofPowerDistributionPanel/ControlPanelJEM1334InsulationDistanceofPowerDistributionPanel/ControlPanelJEC2410PowerDeviceInverterEquipmentIEC529degreesofprotectionprovidedbyenclosure(IPCode)IEC146-1GeneralrequirementsandlinecommutatedconvertersIEC617GraphicsymbolsforDiagramsIEC61800-2IEEE519JISJapaneseIndustrialStandardsTOSVERT-MV第3頁6000/6600V輸出型時，單相單元變頻器每一相為6級串聯，為輸出3000/3300V輸出型單元變頻器如圖2.2.1.A所示，由將交流轉換成直流的二極管整流器，以及將直流逆變圖2.2.1.A單元變頻器電路構成圖TOSVERT-MV第4頁2.2.2單元變頻器串聯輸出單元變頻器的交流輸出電壓變為635V后，3級串聯時的相電壓變為約1900V,再使這3組的相位分別錯開120°,能夠得到線電壓3300V的高壓電源。另外，串聯后的輸出電壓波形，即使每個單元變頻器的開關頻率低，也能得到如圖4.2.2.B所示的失真非常小的正弦波。即能夠得到開關損失小的低失真的正弦波電源。W:Mm2-?單元變頻器圖2.2.2.A通過串聯產生高壓圖2.2.2.B串聯變頻器輸出電壓波形(線間)2.2.3輸入側多相整流電路TOSVERT-MV第5頁TOSVERT-MV為多臺單元變頻器串聯的結構，得到三相高壓，單元變頻器的輸入側的三相整流器數量，也與單元變頻器的臺數相同。采用圖2.1.1所示的3級串聯方式時，可輸出3000/3300V電壓，整流器共計需要9臺，輸入變壓器的次級線圈也需要9組，使次級線圈每3組的相位相差+20°,0°,一20°,變為18相整流，以減小電源側高次諧波。輸出6000/6600V時，需要18個單元變頻器，每相6個串聯，整流器共計需要18臺，輸入變壓器的次級線圈也需要18組，每相三組每組兩個次級線圈，每組的相位相差+20°,0°,-20°,變為18相整流，以減小電源側高次諧波。另外，由于整流器為二極管整流器，因此電源功率因數也能夠獲得高功率因數。三.特性3.1輸入端電流諧波特性輸入端電流高次諧波-依據實測結果所得的數據高諧波次數157HarmonlcNom:*為獎質明要*置的應用提供T稱電比能的稱電照電面液附電同中其催臥材語姓的周3.2輸出特性輸出波形為近似正弦波.請參照下列實測輸出電流，電壓波形，以及高頻波電流頻率波形.此波形為輸出楊率T%A00TOSVERT-MV第6頁不需另設任何濾波裝置以保護電動機及電纜.若電動機為標準電動機，且絕緣程度符合IEC60034-15標準，將完全可以承受3.3扭矩幅度·實現變壓器次級的18脈沖整流■不需速度檢測器的穩定運行不需設置升壓變壓器與低壓變頻器+低壓電動機的驅動方式相比較，減小了變頻器輸出與電動機之■電源的瞬停以及瞬時電壓降低時的對應電源的瞬停或瞬降(25%以上)在6秒以內恢復時，變頻器可在電源恢復2秒后，在申機自由轉動的基礎上再加速.6秒以內電源未恢復時將被視為停電.■為用戶著想的設計輸入變壓器為可搬出式設計無濾波器無功率因數補償器與高-低控制相比輸出電纜規格大幅度減小.大型LCO顯示面盤上設有24個操作按鍵·單元變頻器采用3層筐體結構單元變頻器為控制部，功率元件部，電容元件部的3層筐體式結構組成，即可以各部分為單位進行更換，也為更換元器件提供了方便.■高功率·極小的諧波含有量使電動機的功率損耗減少.■高功率因數·采用二極管整流方式獲得高功率因數(從變壓器原邊計算為95%以上)■高可靠性·主要關鍵部份采用東芝自行生產的高可靠性部件.■節能以它的可變速控制用自身的高效率為節能做出著貢獻.第8頁圖4.1.1.C3.3kV500、700～900kVA柜子外形輸入變壓器柜變頻器柜控制輸出柜第10頁第10頁變頻器柜控制輸出柜圖4.1.1.F6.6kV660kVA柜子外形(1)柜全部采用的是前面維護結構。背面不需要維護用空間。(2)以下部件不包括在上圖4.1.1.A—F的尺寸中。。(3)柜的前面應確保1700mm以上的維護空間。表4.1.2.A裝置尺寸和重量輸出電壓輸出容量柜子尺寸[mm]概算質量K8TOSVERT-MV第12頁輸出電壓輸出容量柜子尺寸[mm]概算質量450044004400470042004800表4.1.2.B單元變頻器尺寸和重量裝置型式裝置尺寸[mm概算質量TOSVERT-MV第13頁裝置結構的一般規格如表4.1.3所示。表4.1.3一般規格(結構)標準規格標準選擇規格追加選擇規格備注依照標準IEC,JIS,JEC,JEM周圍條件溫度注1濕度高度海拔1000m以下安裝場所屋內振動粉塵正常的大氣粉塵腐蝕性因素無腐蝕性氣體。電線顏色JEM-1122(1994)但電子電路、裝置內、特殊電線除外。尺寸0.5mm2以上但基板內及與基板相連的電線除外。使用螺紋ISO公制螺紋噴漆顏色盤表面JEM-1135(1982)Munsell5Y7/1指定色。(但僅與盤表面對應(不能變更操作面板的顏色)TOSVERT-MV第14頁盤內裝置及盤內安裝板應使用電鍍鋼板或涂漆處理。盤結構前面維護，半封閉自立盤盤保護結構簡易防塵結構，帶底板(電纜引入孔開孔由工程施工人員進行)帶手動開關應。帶通道底座無通道底座空氣濾清器門前面安裝型(可以在關上門的狀態更換)標牌用途標牌No.丙烯光刻器具標牌廠家標準(鋁刻/貼標簽)制造標牌鋁刻(粘貼)注意標牌鋁刻/貼標簽其他控制盤的絕緣距離控制盤的耐電壓控制電路1500V-1分主電路11KV(3300V時)主電路17.5KV(6600V時)模擬設定信號500V-1分4.2電氣性能表4.2.A一般規格(電氣)標準規格標準選擇規格追加選擇規格備注輸出容量3kV或6kV但容量應按照輸出電壓比減小，減小比例為3/3.3或6/6.6。4200kVA4800kVA6000kVA被驅動電動機鼠籠型感應電動機源思指意是交流3300V電壓波動:±10%交流3000V(3000V輸出)電壓波動：±10%交流6600V電壓波動：±交流6600V電壓波動：±10%交流6000V(3000V輸出)電壓波動：±10%交流3300V交流輸入電壓3300V時，在交流輸入電壓6600V時，在電源電壓頻率200V/50Hz或電壓波動范圍：±10%需要容量電源斷路容量6kVA(三相)25kA以下路PWM頻率(輸出相電壓で4.8kHz)再生方式不可再生其他過負載耐量100%-連續125%-60秒輸出接地保擴有插座無有電話插口無有電動機冷卻風扇電路無有盤內空間加熱器無有盤內照明燈無展開圖符號EC-617(JISCO301-系列1)裝置的標準規格的額定值如表4.2.B所示表4.2.B額定值表(標準規格)輸出容量輸入電壓輸出電壓輸出額定電流發生的損耗V/f控制(無速度傳感器)時的一般控制規格(電氣)如表4.3所示。表4.3一般控制規格(V/f控制，無速度傳感器)標準規格標準選擇規格追加選擇規格備注最高輸出頻率66Hz速度傳感器(PG脈沖輸出)無有性能基本控制方式無傳感器矢量控制帶速度傳感器矢量控制運轉控制范圍頻率精度(數字設定)模擬設定±0.5%(線性)需要信號隔離器通過速度估計進行速度控制，因此在負載狀態輸出頻率會發生變化。頻率分辨率(數字設定)模擬設定1/1000以上需要信號隔離器加速，減速時間0.1-3270秒，加減速獨立TOSVERT-MV第17頁運轉規格瞬停再起動無有但從停電發生到恢復供電超過6s以上時，不能再起動。瞬停不停控制300ms以前標準裝備特定頻率跳變左邊的動作設定通過系統參數的設定進行。DO輸出使用數字信號輸出(可編程)的3點中的1點。加減速速率折線設定S字速率加減速過負載自動頻率降低速度到達DO輸出外部速度基準追蹤DO輸出外部速度基準喪失DO輸出外部速度基準喪失檢測停止減速停止速度保持節能運轉(2次方扭矩負載)TOSVERT-MV第18頁表4.4通用規格標準規格標準選擇規格追加選擇規格備注傳輸接口無TOSLINE-S20(FO7型光連接器)TOSLINE-S20(FC型光連接器)DeviceNet需要選擇基板計算機接口RS-232C(在盤面裝備模式插口)盤面顯示示燈READY:運轉準備完成(綠)RUN:變頻器運轉中(綠)FAULT:重故障(紅)ALARM:輕故障(紅)字顯示40文字(5×7點)-8行LCD英數顯示操作器具照光式聯鎖開關1點操作開關2點(運轉，故障復位)連接器計算機連接用RS232C模式插口檢測管肢信號檢查用7ch(14針)模擬信號輸入(可編程)12位×2通道取樣時間：4ms4-20mA或0-10V模擬信號輸出(可編程)8位×2通道取樣時間：4ms4-20mA或0-10V數字輸入輸出(可編程)輸入8點DC24V-12mA輸出3點MAXAC220V-0.8ADC110V-0.2A數字輸出輸入斷路器跳閘輸出1點MAXAC220V-0.8ADC110V-0.2A運轉中(響輸出1點輸出斷路器閉合輸出1點存儲卡設定參數的保存及裝入功能故障數據的保存功能通過WWTOOL顯示故障數據存儲卡為選擇。計算機參數設定，故障數據顯示等第19頁第19頁產品代碼的構成如以下所示6機型名稱型式輸出電壓變頻器容量選擇S/V區分TOSVERT-MVCOMPACT輸入電壓輸入輸出容量以左對齊方式記入，不要的欄填入*A:V/f一定(簡易無傳感器矢量)控制B:標準矢量控制(PG)C:高性能矢量控制(分解E:S-NET傳輸(新型F07光連接器)F:S-NET傳輸(FC型光連接器，選項基板)G:TOSLINE-30傳輸H:RS-485傳輸K:R2補償(11.13項參照)L:P-I/0(模擬)M:N:P:帶插座Q:帶電話插口R:有OHz運轉S:電動機固定風扇電路記入有無特殊規格S:標準柜V:有特殊規格3:3kV級A3:330kVA05:500kVAA5:550kVA07:700kVA09:900kVA24:2400kVA30:3000kVA6:6kV級A6:660kVA08:800KVA24:2400kVA30:3000kVA36:3600kVA42:4200kVA48:4800kVA54:5400kVA60:6000kVA額定標牌的標示范圍輸出電壓3.3kV輸出容量1800kVA簡易無傳感器矢量控制S-NET使用其他以相關標準為準TOSVERT-MV第20頁五.保護功能表5保護功能硬件軟件重故障中故障輕故障自由運轉停止減速停止停止請求警報交流過電流OCPU異常O外部安全開關OO盤面安全開關OO單元故障U_F,V_F,W_FO外部聯鎖OO過速度O輸出頻率溢出O主電源喪失MPSFO控制電源喪失O輸入變壓器過熱O門開放O裝置換氣風扇停止定時器OO電流限制定時器OO過負載(5分鐘)OO過負載(20分鐘)OO輸入斷路器開放定時器ACP_TOO輸出斷路器開放(選項)ACSWOO輸出開放ACNLOO低頻過負載OO控制極封鎖無法解除OO速度檢測異常OOTOSLINE傳輸異常OOO工頻開關斷開OO速度基準喪失OOOOO電動機冷卻風扇停止定時器(選項)M_FN_TOO輸出側接地檢測(注3)OO電動機冷卻風扇停止OO電流限制警報OO□裝置換氣風扇停止O□電動機過熱(選擇)OO電動機溫度檢測器異常(選項)MTMPSOO過負載警報OO□過負載速度降低OO裝置換氣風扇異常OO□電動機過熱警報(選項)OO存儲卡異常OO單元故障的詳細內容直流過電壓DC_OVO直流電壓下降DC_UVO保險絲斷線FUSEO單元變頻器溫度異常O控制電源喪失GPSFO單元變頻器驅動基板異常CDMFO(注1)檢測硬件：用硬件直接使所有IGBT變為關閉OFF狀態的項目。軟件：通過軟件檢測異常，進行保護連動動作的項目。(注2)連動動作有O標記和口標記的項目可以通過參數設定選擇。標準設定為O標記一側，設定為□標記一側時，應對系統進行充分考慮。*標記是從裝置側使斷路器跳閘的故障項目。(注3)在輸入變壓器的次級的電路接地時檢測。為檢測輸入變壓器的初級接地，需要在輸入斷路器側進TOSVERT-MV第21頁本裝置和外部設備的接口可大致分為電源系統和控制系統。電源需要主電路輸入3300V-50Hz(3000V-60Hz)(或，6600/6000V)和控制電源圖6.1表示相關設備的推薦接地電路。接地的目的除確保安全外，還具有固定裝置接地驅動裝置的接地應為實施過A類接地工程的接地極。(驅動設備的接地電阻應小于10Ω),電動機的接地也應進行最短的配線。OSVERIOSVERI-MV>變壓路團oE?題機架夢地[電均只寸10mm2以上7電片只寸10mm2以上干緣從度身極地報的成防簽離眾在70m以內A之所機架R.(注1)電纜A的屏蔽應連接到輸入斷路器柜的接地端子。(注2)電纜B的屏蔽應連接到TOSVERT-MV的機架接地BUS(E1)。另外，應連接輸出CTT的輸入和輸出電纜的屏蔽。(注3)電纜B’的屏蔽應連接到電動機的機架接地。(注4)電纜A和電纜B以及電纜B’的電纜應當分開。(使用分離的動力電纜橋架。或者不平行敷設。)(注5)沒有輸出CTT柜時，TOSVERT-MV輸出側電纜的屏蔽應分別連接到TOSVERT-MV的機架接地BUS(E1),以及電動機的機架接地。(注6)使用2臺以上的TOSVERT-MV時，為避免相互干擾，建議將變頻器裝置的輸入和輸出，以及其他變頻器裝置與主電路電纜分離。(注7)將其他種類的驅動裝置裝在同一設備時，接地干線(Ep)應當分離。第22頁第22頁TB2-25TE2-19TB2-20TB2-25TE2-19TB2-20TB2-26TB2-27TH2-28TB2-12表6.1接地的種類A類10Ω以下避雷器A類10Ω以下特別高壓機架B類10Ω以下變壓器中性點、接地屏蔽點C類10Ω以下低壓設備接地A類10Ω以下控制電路部件及控制基板外殼接地干線應進行最短配線C類10Ω以下PLC,控制用接地與電動機的連接使用帶屏蔽的電纜時，必須在驅動裝置側連接接地。使裝置的輸出端子(U,V,W)與電動機端子(R,S,T)相連。此時，與電動機的旋轉方向無關，裝置的輸出端子和電動機端子應原樣(U—R,V一S,W—T)連接。電動機的旋轉方向可以通過裝置的參數進行設定，不要變更變頻器輸出6.3PI/O輸入/輸出作為外部的硬件信號輸入，如圖6.3.1所示，準備有8點(DI0～DI7)光耦合器輸入緩沖器(PC)。該輸入信號可根據行業對應參數CS_APL,分配到表6.3.1.2的DI_EXT1位進行使用。另外，通過選擇，也可以單獨分配各信號進行設定。+24V+24V二-4事D15AC_PD13RACSWIYSDI6D17DEXT"T-MVDI2一通常使用外部的24V電源用于這些輸入接口。與驅動裝置的內部通過PC(光耦合器)隔離。作為選項，可以使用驅動裝置的24V電源。此時，應將TB2-26,29跳接，0V側通過接點與TB2-12連接。通過驅動裝置的24V電源，用于輸圖6.3.1PI/O/O輸入輸入分配備注主用途T-MV標準用戶設定選項FR位號No.聯鎖1:聯鎖解除，0:聯鎖UVS運轉條件1:條件成立EXT運轉指令1:運轉，0:停止HOLD保持指令1:保持指令BRTST制動器測試1:制動器釋放指令輸出ST_CLUTCH扭矩控制選擇負載分擔從動裝置選擇1:張力控制，0:速度控制(扭矩控制選擇時)1:從動裝置(扭矩控制),0:關閉。[廠家類型選擇時使用]9F正轉點動運轉指令1:正轉點動運轉8R反轉點動運轉指令1:反轉點動運轉73速運轉指令1:3速標準運轉1速標準運轉62速運轉指令1:2速標準運轉5B制動器指令1:制動器釋放4FLD勵磁指令1:勵磁3BC制動器閉合指令0:制動器閉合2FEC場勵磁指令1:強制勵磁ON,0:強制勵磁OFFEXRST外部復位1:外部復位LSBOR-TEN反卷指令1:反卷，0:正卷(扭矩控制時的扭矩方向)表6.3.1.3DI_EXT2(可被外部輸入到15,14,8到0位)位號No.BP_CTT工頻旁路接觸器閉合外部信號輸入用備用1冷卻風扇停止(選項)裝置內部信號冷卻風扇停止接地故障變壓器過熱9門開放8備用0外部信號輸入用7正轉限制6輸出交流斷路器5電動機臺數轉換4緊急停止3電動機固定風扇2反轉限制1輸入交流斷路器0制動器響應表6.3.2數字輸出數據的比特構成位號No.內容FSP_LST_A速度基準喪失ON:速度基準喪失OFF:正常狀態EALARM警報ON:輕故障(警報)OFF:正常狀態DFAULT重故障ON:重故障OFF:正常狀態CRNTD電動機運轉中0N:電動機運轉中OFF:停止BREADY運轉準備0N:運轉準備完成OFF:運轉準備未完AUV運轉條件ON:裝置運轉準備完成OFF:不可運轉9FLDR勵磁中ON:勵磁(電流通電)OFF:無勵磁8SYSRST系統復位ON:復位OFF:正常狀態7不使用不使用6UVA運轉條件ON:條件成立OFF:條件不成立5不使用不使用4ACILAC主電源投入自鎖(選項)ON:交流主電源投入允許OFF:交流主電源投入禁止3電動機停止ON:旋轉中OFF:停止2BR制動器指令ON:制動器接通OFF:制動器斷開1BLR重故障ON:條件成立OFF:條件不成立0SOFT_STL軟失速ON:軟失速OFF:正常狀態6.4模擬輸入輸出第25頁TOSVERT-MV第25頁圖3.5.1.1表示輸入電路。該輸入為電壓輸入型，輸入4—20mA信號時，在TB2-8和TB2-9之間使用510Ω電阻進行電平轉換。然后設定增益和零點補償。該信號與控制電路直接相連，因此在噪聲惡劣的環境中，建議使用隔離裝置。數據存儲目的(用途)數據存儲目的(用途)補償數據存儲目的(用途)補償增益TB2-8TB2-9AIN2TB2-7TB2-6十6.4.2模擬輸出作為通用模擬輸出，有AOUT1,AOUT2等2個通道，從輸入輸出基板(ARND-8126A,B)輸出。輸出數據可以從表3.5.2.1所示的菜單中選擇。這是將希望的數據的代碼編號，指定為設定<例>從AOUT1將速度反饋以100%速度作為8V的信號輸出。從AOUT2將電流反饋以100%電流作為3V的信號輸出。$AOUT2CODE:設定8按照I1_F信號確定的增益輸出。SAOUTLLCODEAOT2$AOUT2_CODET2-4T2-5T2-2圖6.4.2通用模擬輸出的構成表6.4.2.1模擬輸出代碼代碼數據名稱100%計數備注0選項分別設定分別設定與AOUT1,2對應的輸出數據名稱、增益、零點補償。1速度基準(速率后)第26頁TOSVERT-MV第26頁225,000/100%8V/100%速度反饋34,000/100%扭矩基準44,000/100%扭矩電流基準54,000/100%扭矩電流反饋6FI,R8V/100%磁通基準74,000/100%1次電流基準84,000/100%1次電流反饋9FREQ8V/100%頻率6.4.2.2計測用模擬輸出作為計測用模擬輸出，有D/A1—D/A5等5通道，可通過盤內的模擬檢測、PC接口基板(ARND-8117)的檢測管進行測量。圖3.5.2.2表示其構成。輸出的數據、增益和補償可以在操作面板或計算機畫面設定。D/A1D/A1D/A2D/A3D/A4D/A5D/AID/A2D/A3D/A4D/A5Q圖6.4.2.2計測用模擬輸出的構成該設定是在操作面板或計算機的畫面上進行的，用于計測，不是參數。最后使用的輸出狀態保持到下次設定變更之前。七.所用器件及推薦的備件表7.1定期更換推薦部件品名推薦更換周期備注冷卻風扇3年空氣濾清器6個月也可清潔鋁電解電容器主電路7年TOSVERT-MV基板內7年控制電源裝置7年保險絲主電路7年控制電路7年基板內7年單元變頻器驅動基板ARND-8207A表7.2通用推薦備件品名形式/額定現用數推薦備件備注通用通用率最少數基板控制基板CTRARND-2650A各1各1門信號分配基板GSDARND-2667A各1各1光門信號基板OLBARND-8128B各3各6光門信號主板OLB-MBARND-2668A各1各1外部輸入輸出基板XIOARND-8126A(B)各1各11顯示操作裝置盤面顯示操作裝置各1各1模擬檢測/PC接口ARND-8117A各1各11電源裝置各1各1各1各1接地檢測裝置絕緣基板ARNI-755E各1各11控制保險絲各2各22PT用保險絲各3各3存儲卡MCM33706DFF(各1)(各1)1升降機帶ML2023-TB-HK-J適配器更換用變壓器適配器表6.5