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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
      2. 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;
      3. 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%。
      4. 1.2先進的故障單元旁路運行(專業核心技術)
      5. 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;
      6. 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。
      7. 1.3高性能的控制技術
      8. 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;
      9. 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。
      10. 1.4高可靠性
      11. 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;
      12. 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;
      13. 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);
      14. 移相變壓器有完善的溫度監控功能;
      15. 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;
      16. 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。
      17. 1.5其它特點

      18. 故障自診斷能力強,監測系統中所有主要參數及接口信號;
      19. 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;
      20. 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;
      21. 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;
      22. 單元模塊化結構,維修簡單,所有單元可以互換,備件少;
      23. 先進、及時、迅捷、永遠追求完美的售后服務體系。
      24. 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??刂坪诵臑閷I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
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        17.6T
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