HINV系列/HINV-3/130B高压变频器

HINV 高压变频调速系统

HINV系列高压变频器由控制柜、功率单元柜、变压器柜三部分组成，另外配有手动或自动的工频/变频旁

路切换柜供用户选用。控制柜内装系统控制器和低压控制电器，控制柜正面安装了人机交互的视窗控制器；

功率单元安装于功率单元柜内。所有功率单元分为3组，同组功率单元的输出相互串联形成3相电压；变压

器柜内装移相变压器，前面板上安装变压器温度控制器，功率单元柜和变压器柜顶部安装散热风机；旁路

切换柜内安装用于电动机在变频/工频两种不同运行方式之间实现切换的高压隔离开关组或高压真空断路器组。

 产品特色
一、成熟可靠的设计

• 1、 具有自主知识产权
•    北京动力源科技股份有限公司依托电源产业雄厚的实力，在博采国内外同类产品之长的基础上自主研发了
• HINV系列高压变频器，并于2004年成功推向市场。产品通过了国家电控配电设备质量监督检验中心的型式
• 测验，符合并优于IEC 61800-4：2002和GB/T 12668.4的要求。
• 2、 技术先进、成熟可靠
•    HINV系列高压变频器采用最成熟的单元级联型拓扑结构和可靠的载波移相多电平控制技术。此技术有效地
• 避免了开关器件耐压不足的缺点，并可达到输出电压变化率低以及完美无谐波的优点。通过多年的市场验证，
• 证明此技术具有很高的可靠性。
• 3、应用行业众多
•    HINV系列高压变频器具有优越的性能，广泛应用于电力、采矿、冶金、石油石化、水泥、造纸等行业的电动机
• 变频调速领域，运行安全可靠，节能效果显著，可为用户带来显著的经济效益，获得广大用户的认可。
• 4、超长寿命的功率单元设计
•     业内领先的功率单元设计，高可靠、高性能的开关器件，特有的超长寿命电容，卓越的驱动设计和结构设计，
• 大大提高系统可靠性，保证用户的经济收益，减少维护费用。、
• 5、功率单元智能旁通技术
•    单元发生故障时，故障单元被旁通，高压变频器将旁通运行，保障生产的连续性；故障单元被智能旁通后，
• 非致命故障消除后可自恢复，系统自动调节输出线电压平衡。此技术使设备即便发生单元故障也能够继续运行，
• 大大提高了系统可靠性。
• 6、功率单元直流电压智能监测
•    独创性的功率单元直流母线电压的实时监测及显示功能，对功率单元提供电压预保护，避免电动机因降速过快
• 等原因带来的直流过压等故障，增加了系统的可靠性。
• 7、无冲击软启动技术
•    HINV系列高压变频器具备软启动功能，通过限制启动电流，减小对电网影响，提高设备的使用寿命；大大减小
• 对设备和电网的电流冲击，保证启动过程中变频器、电机及附近设备的安全。
• 8、多路控制电源智能备份
•    HINV系列高压变频器的控制电源由在线UPS稳压系统供电，UPS备有两路电源（一路为热备电源），其无扰智能
• 切换及备份，提高了控制系统的可靠性。
• 9、冷却系统保护及冗余设计
•    智能风机闭环控制系统及其冗余性设计，保证冷却系统稳定运行，使变频器工作在正常温度范围，提高系统可靠性。
• 10、完善的保护设计
•   HINV系列高压变频器具备完善的系统保护功能，故障诊断定位准确，历史故障记录和运行记录完备，能可靠有效地
• 保护变频器和电机，提高系统维护效率

• 二、卓越领先的技术

• 1、输出完美无谐波
•    HINV系列高压变频器采用多重化PWM技术，输出波形近乎完美的正弦波，无需专门输出滤波器，电动机谐波损耗小，
• 转矩脉动小，无明显电动机噪声。
• 2、输出dv/dt 小
•    dv/dt指的是设备输出电压的变化率。dv/dt大，将影响电机的使用寿命，严重时将破坏电机。HINV系列高压变频器
• 输出为多电平叠加的SPWM电压，dv/dt低，电动机电流正弦性好，对电机无附加电应力损害，不增加电动机的转矩脉动，
• 对电机没有特殊的耐压或绝缘要求，通用性强。
• 3、输入功率因数高  
•    HINV系列高压变频器网侧采用移相变压器多重化整流技术，输入功率因数≥0.95，输入电压电流谐波小，
• 不对电网产生污染，符合IEEE519-1992对电压、电流谐波失真的严格要求，输入电流谐波的THD≤4%，无需任何
• 功率因数补偿和谐波抑制装置。
• 4、电流快速响应
•    HINV系列变频器运用独特算法，快速采样并计算电流值，系统响应速度快，提高系统性能，能满足特殊
• 高响应速度应用场合。
• 5、飞车启动功能
•    飞车启动是指高压变频器能在未知电机旋转状态下启动，可实现电机旋转或静止启动。具备此功能变频器能
• 快速启动电机，不需要等待电机自由停止后再启动，拓宽高压变频器的应用场合。
• 6、停电来电自启动功能
•    停电来电自启动是指输入电网瞬时停电再来电后，变频器能够实现自动启动，保证电机连续工作，不受电源短时
• 不稳定的影响；此功能尤其适用于雷电较多地区。
• 7、负载转矩自适应功能
•    一般场合电机负载突增时，电流将突然增大，此现象可能使高压变频器因保护需要而停机。
• HINV系列高压变频器能主动抑制输出过电流，减少故障停机，即便因严重过流而停机，变频器也能自启动，
• 减少因故障停机影响生产连续性。
• 8、升降速自适应功能
•    升降速自适应主要为满足客户对快速升降速的需求。其智能管理升、降速过程，避免因升、降速时间设置不合理
• 而产生输出过电流、功率单元直流过压故障的发生。
• 9、跳频功能
•    跳频功能是一种常见的实用功能，合理设置跳频功能，避开电机共振点，解决工作在共振点时引起电流波动的问题。

• 三、完善的系统解决方案

• 1、风道一体化
•    风道一体化是指风道设备为高压变频器的随机产品，改变以往风道于现场制作的流程。可靠优良的风道设计定制
• 能保证风道质量、缩短现场施工时间。
• 2、户外箱式一体化
•    户外箱式一体化是指高压变频器与变频室整合，节省空间及投产周期，减少客户成本。
• 3、可靠的工变频切换
•    可靠的工变频切换是提高变频器可靠性最有效的方法之一。当变频器发生特殊故障时，HINV系列高压变频器
• 能自动无扰切换，将工频电网接入，保证生产连续。
• 4、灵活的旁路柜方案 
•    旁路柜是实现工变频切换的主要部件。我司采用的是自主研发的旁路柜，可靠性高，性价比好。手动/自动/复合型
• 三种不同类型的旁通柜可满足各种场合的要求，客户可以根据实际情况灵活选用。
• 5、低温预热功能
•    低温预热功能可以解除设备在低温环境中长时间放置可能出现的凝露现象，扩大设备运行的环境温度范围。
• 6、远程服务平台
•    基于GPRS的HINV系列高压变频器的远程服务系统， 能够让我们实时的掌握前方设备的运行状况，进一步提高
• 系统的可靠性、故障处理的及时性与准确性，从而更好地为客户提供售后服务。
• 7、同步电机自动励磁系统
•    HINV系列高压变频器配合自动励磁系统后可以拖动同步电动机，达到变频调速目的，成熟的控制方案将为
• 客户提供优质的服务。
• 8、工艺曲线
•    自定义工艺曲线是HINV系列高压变频器的又一大实用功能，根据现场需要设置工艺曲线，提高生产效率，
• 增加现场控制的灵活性和智能性。
• 9、多样灵活的用户接口
•    HINV系列高压变频器具备RS232/RS485、RJ45接口及通信转换模块，支持Modbus、Profibus、TCP/IP和IEC61850等
• 通信协议，为用户提供友好丰富的接口。
• 10、免高压整机调试
•    HINV系列高压变频器特有的低压预充电技术，能在三相AC380V线电压下，实现免高压整机调试，保证操作人员、
• 变频器及其它设备的安全，提高设备一次开通率。
• 11、可选内置PLC
•    独创的内嵌式可编程控制器，替代传统PLC直接支持用户的DCS控制系统，具有可靠性高，扩展灵活，
• 成本低的特点。根据客户需求，也可以选用外置PLC进行控制。
• 12、良好人机交互
•    HINV系列高压变频器从用户出发，准备了良好的人机交互界面，用户可自由选配，常见的有：视窗控制器、
• 各式触摸屏、上位机监控界面、远控箱、波形分析与显示等。

• ● 电路原理和拓扑

• 电网电压（3kV、6kV、10kV）经过移相变压器的隔离、移相后分组输出，为串联输出的功率单元供电，
• 形成多重化移相整流；功率单元经过3相整流后，单相逆变输出。全部功率单元分为数量相同的3组，
• 组内输出串联，形成高压电动机的3相相电压；3相接成星形输出，形成高压电动机所需要的3相线电压。

• ● 输入侧特点
• 输入侧采用移相整流变压器供电，根据串联级数不同，构成多重化整流方式。
• 输入侧电压、电流谐波畸变小，符合IEEE519-1992和GB/T 14549-93对电压和电流最严格的谐波失真要求。
• 无需任何谐波抑制装置。
• 设备对电力线路基本上无谐波干扰。
• 输入功率因数高，无需加装功率因数补偿装置。
• 输入移相变压器采用H级绝缘设计。
• 输入侧具有浪涌保护功能，可避免操作过电压的危害。
• ● 输出侧特点
• 输出采用多电平PWM控制方式，电压输出为多级SPWM，电流输出为近乎完美的正弦波，无须输出滤波器。
• 电机谐波损耗小。
• 电机转矩脉动小，对机械设备的应力可达到最小程度。
• 无明显电动机噪声。
• 电动机不需降额使用，可以应用于新的或原有1.0服务系数的电动机。
• 输出共模电压和dv/dt小，可保护电动机不受附加电压应力的损害。
• ● 功率单元原理
• 功率单元采用三相交流输入，全桥整流滤波，经IGBT H桥逆变输出单向的SPWM电压。
• 功率单元控制板由IGBT驱动电路和监测保护电路、光纤通信电路、单元旁路电路和控制电源组成。
• 运行中功率单元发生故障时，变频器可将故障单元自动旁路并继续运行，待情况允许时再停机排除故障。

• ● 系统控制器
• 实现PWM控制，信号采集与处理，与单元间光纤通讯，完全电气隔离。
• 高性能控制器由32位DSP处理器、百万门规模数字逻辑集成电路FPGA组成。
• 国内第一家设计了内嵌式可编程控制器，可以不外加PLC直接支持用户的DCS和PLC控制系统，可以直接监测系统状态。
• 使用计算机进行内嵌式可编程控制器梯级命令的编程和调试，可以扩展外接其他PLC可编程控制器。
• 增强了系统的灵活性和扩展性。率先设计了内置PID调节器和模糊控制调节器，对系统进行闭环控制，
• 也可以使用外置调节器进行闭环控制。控制器系统远程通信监控接口为RS232/RS485,备有计算机网络监控的RJ45扩展口
• 和通信转换模块，可以灵活支持Modbus、Profibus和TCP/IP等通信协议。

规格型号

型号定义

例：HINV-06/1250B  高压变频器

输出电压6kV，输出功率1250kVA，结构形式B型。

 应用范围：

节能空间分析：

• ● 风机水泵工作特性

• 风机水泵特性： H＝H0－(H0－1)×Q2
• H－扬程　　　　Q－流量　　　　　H0－流量为0时的扬程　　管网阻力： R＝KQ2
• R－管网阻力　　K－管网阻尼系数　Q－流量
• 风机水泵轴功率P： P= KpQH/ηb
• P－轴功率　　Q－流量；　 H－压力；　ηb－风机水泵效率；　　Kp－计算常数；
• 流量、压力、功率与转速的关系：
• Q1/Q2 = n1/n2;  H1/H2 =（n1/n2）2;  P1/P2 =（n1/n2）3
• ● 变阀控制
• 变阀调节就是利用改变管道阀门的开度，来调节泵与风机的流量。变阀调节时，泵或风机的功率基本不变，
• 泵或风机的性能曲线不变，而管道阻力特性曲线发生变化，泵或风机的性能曲线与新的管道阻力特性曲线的
• 交点处就是新的工作点。
• 
• ● 变频控制
• 变频调节就是利用改变性能曲线方法来改变工作点，变速调节中没有附加阻力，是比较理想的一种调节方法。
• 通过变频器改变电源的工作频率，从而实现对交流电机的无级调速。泵和风机采用变速调节时，其效率几乎不变，
• 流量随转速按一次方规律变化，而轴功率按三次方规律变化。同时采用变频调节，可以降低泵和风机的噪声，
• 减轻磨损，延长使用寿命。
• 
• ● 节能计算示例
• 电动机的效率＝98%
• HINV的效率＝96%（含变压器） 
• 额定风量时的风机轴动力：1000kW  
• 风机特性：Q风量为0时，H扬程为1.4p.u；设曲线特性为H＝1.4－0.4Q2  
• 年运行时间为：8000小时      
• 风机的运行模式为：风量100%，年运行时间的20% 
• 风量70%，年运行时间的50%  风量50%，年运行时间的30%
• 变阀调节控制风量时
• 假设P100为100%风量的功耗，P70为70%风量的功耗，P50为50%风量的功耗
• P100＝1000/0.98 ＝ 1020kW
• P70 ＝1000 ×0.7 ×(1.4－0.4×0.72)/0.98 ＝ 860kW
• P50 ＝1000 × 0.5 ×(1.4－0.4×0.52)/0.98 ＝ 663kW
• 假设电费以0.50元/kWh计算，年耗电成本为
• 1020×8000×0.2×0.5＋860×8000×0.5×0.5＋663×8000×0.3×0.5 ＝ 3,331,600元
• 变频调节控制风量时
• 假设P100为100%风量的功耗，P70为70%风量的功耗，P50为50%风量的功耗
• P100＝ 1000 / 0.98 = 1020kW
• P70 ＝ 1000×0.73 / 0.98 / 0.96 ＝365kW
• P50 ＝ 1000×0.53 / 0.98 / 0.96 ＝133kW
• 假设电费以0.5元/kWh计算，年耗电成本为
• 1020×8000×0.2×0.5＋365×8000×0.5×0.5＋133×8000×0.3×0.5＝1,705,600元
• 一年所节省的电费
• 3,331,600－1,705,600＝1,626,000元
• 节电率为 1,626,000/3,331,600×100%＝48.8%