應用范圍：

我公司所研發的ZINVERT型智能高壓變頻調速系統，在全國各地火力發電廠、冶金、石化、建材、市政給水等行業得到了廣泛的應用，產品應用地域覆蓋了全國十多個省份，產品運行十分穩定，并取得了較好的節能效果。
我公司研發的Zinvert型智能高壓變頻調速系統主要應對象為風機、泵類等通過調速控制大量節能的負載場合，具體應用如下：

火力發電：引風機、送風機、給水泵、循環水泵、凝結水泵、壓縮機、灰漿泵等；

冶金采礦：引風機、通風風機、除塵風機、泥漿泵、除垢泵、離心進料泵等；

石油化工：引風機、氣體壓縮機、注水泵、潛油泵、主管道泵、鍋爐給水泵、鹵水泵、混合器、擠壓器等；

水泥制造：窯爐引風機、生料研磨引風機、壓力送風機、主吸塵風機、冷卻器吸塵風機、冷卻器排風機、預熱塔風機、分選器風機、窯爐供氣風機等；

供水、污水處理：污水泵、清水泵、凈化泵、生物粗處理塔泵、送氧鼓風機等；

其它：傳動機械裝置、風力渦輪機、風洞等。

系統原理：

ZINVERT系列智能高壓變頻調速系統采用功率單元串聯技術，直接輸出3kV、6kV、10kV電壓，屬高-高電壓源型變頻器。由于采用功率單元串聯而非功率器件的直接串聯，因此解決了器件耐壓的問題。同時由于同相各級功率單元輸出SPWM信號通過移相后進行疊加，提高了輸出電壓諧波性能、降低輸出電壓的dv/dt；通過電流多重化技術降低輸入側諧波，減小了對電網的諧波污染；主控制器采用最新電機控制專用雙數字信號處理器（DSP）、超大規模集成電路可編程器件（CPLD和FPGA）為核心，配合數據采集、單元控制和光纖通信回路以及內置的可編程邏輯控制?PLC）構成系統控制部分。

ZINVERT系列智能高壓變頻調速成套系統整體結構上由旁路柜、移相變壓器柜、功率單元柜及控制柜組成，見圖1所示。ZINVERT型智能高壓變頻調速系統的功率單元柜與控制柜是合二為一的，各部分功能說明如下：

 

■ 功率單元柜

功率單元柜為成套裝置的核心部分，也是電機定子大功率變頻電源的產生模塊。功率單元柜主要由功率單元箱（圖1中A1～An,B1～Bn，C1～Cn）并輔以控制構成。

■ 功率單元箱

功率單元箱的電氣原理見圖2所示，每個功率單元由外部輸入三相電源A/B/C供電，經內部整流濾波后逆變成單相電壓U/V輸出。整流由三相不控整流完成，濾波環節電容采用軟充電技術可有效防止對充電電流對電容損害。逆變部分采用當代最先進的IGBT功率器件，控制方法采用SPWM逆變控制技術，功率單元的輸出波形見圖3所示。

ZINVERT功率單元柜內各功率單元箱的原理與結構完全相同，通用性強，因此可相互替換。功率單元內各器件的工作狀態及相應的參數都有監控和保護，IGBT的逆變控制指令和所有的監控參數可通過一對光纖送至控制器，由于采用光纖傳送數據，因此也大大提高了裝置的抗干擾性。尤其重要的是：ZINVERT每個功率單元箱內直流母線的電壓都被實時傳送至控制器，因此可在控制器操作界面上直接進行查閱，便于檢修維護時的人身安全保護。

■ 功率單元柜高壓形成

為了形成高壓6kV或10kV電源，ZINVERT采用了功率單元堆波技術，即將多個功率單元的輸出電壓串聯疊加直接形成高壓輸出（如圖4所示），此方法類似于干電池疊加，通過若干個功率單元的疊加可產生所需要的相電壓數值。此種高壓的形成原理實際是將標準交流波形進行階梯化等效，波形上階梯數越多輸出的諧波就越小，階梯數的個數取決于每相串聯的功率單元個數。

由于各功率單元的輸出電壓波形在疊加前已經過移相處理，因此疊加后的輸出波形質量好（見圖5），不存在諧波引起的電動機附加發熱和轉矩脈動等特點，不必加裝輸出濾波器就可以用于普通異步電動機。并且電壓的跳變僅為單個功率單元直流電壓值，因此dv/dt小，對電機無傷害，可直接適應于普通異步電動機的節能改造。

■移相變壓器柜

圖6中移相變壓器柜主要為各功率單元箱提供獨立的三相交流50Hz電源，該移相變壓器具有多個獨立的二次繞組直接與各功率單元相連，通過它繞組的移相，還可以顯著減小輸入電流中的諧波

■ 產品組成結構

ZINVERT型智能高壓變頻調速系統依電機額定電壓的不同，功率單元柜每相所串聯的個數也不同，如圖8所示。

◆ 對于3kV電壓等級ZINVERT調速裝置，每相由3～4個功率單元串聯疊加而成；

◆ 對于6kV電壓等級ZINVERT調速裝置，每相由6～8個功率單元串聯疊加而成；

◆ 對于10kV電壓等級ZINVERT調速裝置，每相由9個功率單元串聯疊加而成；

功能與應用：

1、頻率設定

ZINVERT型智能高壓變頻調速系統內核控制由電機控制專用雙DSP完成，裝置在現場運行時其運行頻率設定方式有多種方式。主要的頻率控制方式包括： LCD面板按鍵設定、遠方操作盤、計算機后臺通信或DCS等智能接口設定、外部4～20mA或0～10V模擬信號輸入給定、開關量頻率升降給定等多種給定方式可選，可視現場具體情況選用。遠方控制信號斷線時系統給出報警，并維持在斷線前的運行頻率。

2、運行方式

閉環控制：檢測回路獲得被控制量（流量、壓力等）的實際值，與設定值比較，得到偏差信號。偏差信號經過PID調節來控制頻率控制信號，調節電機轉速達到被控制量的調節，使之與設定值一致。

開環控制：選擇開環控制，頻率控制信號由1中所述方式給定，按照設定曲線控制電機運行。

3、斷電恢復再啟動功能

電網瞬時停電并在短時間內（允許等待時間0.1秒～30秒，更長的等待時間可由用戶定制）恢復后,ZINVERT智能高壓變頻調速系統能在0.2～1.0秒內自動搜索電機轉速，實現無沖擊再啟動至設定轉速，無需等到電機完全停止后再啟動，保證負載的連續穩定運行。對于電源不穩或波動較大的用戶場合，此功能可保證用戶工藝生產不停止，運行人員也無需對裝置進行任何操作。

4、 旁路功能

ZINVERT成套裝置具有兩種旁路功能設置，通過這兩種旁路功能的利用，可大大提高產品的運行可靠性，能最大程度的保證用戶生產工藝不受影響：

● 功率單元自動旁路功能：

ZINVERT成套裝置每相高壓逆變輸出由各功率單元箱的輸出移相串聯疊加而形成，無單元旁路功能的情況下某個單元模塊的故障會導致整機停運。但ZINVERT智能型高壓變頻調速系統各功率單元設置有完善的自動旁路功能，當單元內部出現故障時可自動將該功率單元旁路，每相剩余功率單元繼續運行，一般變頻運行情況下負載無需降額運行。旁路過程中無需人為操作，由系統自動完成。

● 成套裝置工頻旁路功能：

即在變頻器出現故障時，可將變頻器進行旁路，將電動機直接接入原電網繼續運行。旁路的型式有自動旁路和手動旁路兩種型式，主要的區別在于：配置手動旁路功能者，其內部操作機構由隔離刀閘組成，當變頻器出現故障時需要按照操作規程進行手動操作將變頻器退出，將電機恢復至工頻運行狀態。當配置了自動工頻旁路后，其內部操作機構由隔離刀閘和真空接觸器（或斷路器）組成，隔離刀閘已預置到相應位置，僅為檢修時提供高壓斷開點，當變頻器出現故障時在系統控制器的控制下自動退出變頻裝置而切換至工頻運行狀態；當變頻器檢修完畢后又可以在瞬間由工頻運行狀態轉至變頻運行狀態，用戶的負載無需停車，不影響生產，即可實現工頻→變頻或是變頻→工頻的雙向互切功能。對于重要工藝情況的負載可采用此種旁路型式。

工頻旁路柜不是產品的標準配置。旁路柜的接線型式可按照用戶現場具體要求定制，可以實現一拖一、一帶多的功能切換的功能。

5、 單元直流電壓顯示功能:

我公司獨創了通過控制系統操作面板來查詢各單元直流母線電壓的功能，通過該功能，用戶可以實時掌握功率單元直流母線電壓值，對每個功率單元的工作狀況進行了解和評估；當高壓電源停電后，用戶可以通過查詢各單元直流母線的電壓來了解設備是否仍然帶電，是否在安全許可的狀態下，對運行和檢修人員的人身安全起到了保證作用。

6、 參數設定功能

可設定轉矩提升、U/f加速曲線以適應不同的負載情況，可以設定多達3個共振頻率躲避區域，可以按現場情況需要設定電機的保護參數、輸出接口的功能定義等設置。
可以對電機的各種參數進行設置，也可以在界面上對保護參數進行調整和設定。

7、 故障報警與查詢功能

故障報警采用聲、光報警，并以事件形式進行記錄，控制系統具有故障報警和故障查詢功能，報警信息可以在控制器上通過面板按鍵進行查詢，提高系統故障的排除效率，為用戶的運行維護提供方便。

8、 運行狀態記錄與顯示

ZINVERT系列智能高壓變頻調速系統具有自動記錄運行狀態和進行顯示的功能，并對顯示數據分類，方便日常維護。同時可通過串行通信與上位機（本公司提供或接入用戶系統，非標準配置，訂貨時需特別說明）連接，將運行狀態信息上傳到上位機，對記錄數據進行分析、報表打印等（后臺系統功能訂貨時需特別說明，功能及操作另見有關后臺的說明）。

9、 波形分析和顯示功能

控制器可以實現對輸入電流、電壓，輸出電壓、電流等的波形實時顯示，還可以對每相電壓、電流進行諧波分析，有助于用戶掌握設備的各種電量參數。

10、 保護配置功能和方案  

采用工頻旁路配置的高壓變頻調速系統，由于高壓變頻裝置輸入側為整流移相變壓器，其特性與高壓電動機不同，因此需特別注意保護的配置問題。我公司為多年的中壓電動機、變壓器類保護裝置的研發生產廠家，因此具有成套的技術解決方案，詳細情況請與我公司。