西門子G110D變頻器

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　　13#造紙機電氣主傳動系統采用VACON共直流母線的逆變器調速系統，原系統包括整流器一臺、29臺電機由29個逆變器拖動，控制部分采用AB公司生產的 PLC、OP。此次改造傳動部分新加設11臺逆變器總功率為130KW。施膠定輥22KW(一臺)、 施膠動輥22KW(一臺)、計量輥11KW(2臺)、導紙輥3KW(7臺)、烘缸 22 KW(2臺)。由于該紙機運行時間已超過7年，原有逆變器已經不提供備件，為便于日后維護及備件儲備傳動采用siemens變頻器。

　　改造系統圖如下：

　　3 6SE70變頻器和逆變器的區別

西門子G110D變頻器

　　SIMOVERT MASTERDRIVES 變頻器采用交—直—交方式(VVVF變頻或矢量控制變頻)，先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源，然后再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環節、逆變和控制4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環節為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。其主回路圖如下：

　　6SE70 CUVC 變頻器/逆變器根據功率和結構的不同，分為不同的類型，分別是增強書本

　　型、書本型和裝機裝柜型，對于不用類型的變頻器/逆變器有較大的差別。

　　額定電壓的差別：

　　變頻器(進線電壓是交流三相380V-480V 和500V-600V)

　　逆變器(額定輸入電壓是DC510V-650V 和DC675V-810V)

　　而逆變器則是變頻器中的一部分，除輸入電壓等級不同外，還涉及到預充電回路和風機回路等不同，所以將變頻器應用在共直流母線的環境下，必須對變頻器的電路和參數進行修改。

　　4 變頻器在直流母線的應用

　　由于在本應用中變頻器的交流輸入側為懸空，導致原有變頻器的預充電回路和冷卻風扇回路無法得到供電電源，所以電氣回路必需進行相應的修改。

　　4.1 充電回路

　　逆變器進線電源由整流單元或整流回饋單元的直流母線供電。通過刀熔開關，預充電電阻，預充電接觸器和耦合接觸器，將逆變器接到直流母線上，可以實現逆變器與直流母線分開。在標準配置情況下，耦合接觸器和預充電接觸

　　器由逆變器的電子板供電。由于現場條件采用如下控制回路對逆變器進行充電回路的改造。

　　主回路：

控制回路：

　　4.2 風機回路

　　在所有裝機裝柜型變頻器和規格D 的書本型變頻器，風扇需要連接一個230V AC 50/60Hz 電源。裝機裝柜型變頻器通過X18:1，5 而書本型裝置直接接到風扇熔斷器F101 和F102 上。所以現場需要一個外接的230VAC 電源，直接接入F101和F102上為變頻器的散熱風扇供電。

　　4.3 參數設置

　　由于同功率的變頻器和逆變器的額定輸入電壓不同，所以需要對變頻器的功率部分進行定義，功率部分的定義已在發貨之前完成。如果更換CUVC，要重新設定，一般情況下不要求。在功率部分定義時，控制電子板上電，在所有的書本型，裝機裝柜型裝置和調速柜都需如此。當執行功率部分定義時，裝置必須切換到“功率部分定義"狀態。選擇“功率部分定義"菜單，功率部分用輸入編碼代號在菜單中進行定義。

　　完成上述修改后，已經把一臺變頻器修改成一臺逆變器了，再根據工藝要求對變頻器進行相應的參數設置。

　　5 結束語

　　該生產線于2011年6月12日正式投產，生產實踐表明，以西門子公司的6SE70系列變頻器*可以替代逆變器，在共母線變頻系統中為找不到相應的逆變器備件摸索出了一條新思路，大大提高了生產效率。

（1）來自電源輸入側的過電壓
 正常情況下的電源電壓為380V，允許誤差為-5%～+10%。經過三項橋式全波整流后中間直流的峰值為591V，個別情況下電源線電壓達到450V，其峰值電壓也只有636V，并不算很高，一般電源電壓不會使變頻器因過電壓跳閘。電源輸入測的過電壓主要是指電源測的沖擊過電壓，如雷擊引起的過電壓、補償電容在合閘或斷開時形成的過電壓等，主要特點是電壓變化率dv/dt和幅值都很大。
（2）來自負載側的過電壓
主要是指由于某種原因使電動機處于再生發電狀態時，即電機處于實際轉速比變頻器頻率決定的同步轉速高的狀態，負載的傳動系統中所儲存的機械能經電動機轉換成電能，通過逆變器的6個續流二極管回饋到變頻器的中間直流回路中。此時的逆變器處于整流狀態，如果變頻器中沒有采取消耗這些能量的措施，這些能量將會導致中間直流回路的電容器的電壓上升。達到限值即行跳閘。
2．從變頻器負載側可能引起過電壓的情況及主要原因
從變頻器負載側可能引起過電壓的情況及主要原因如下：
（1）變頻器減速時間參數設定相對較小及未使用變頻器減速過電壓自處理功能。
當變頻器拖動大慣性負載時，其減速時間設定的比較小，在減速過程中，變頻器輸出頻率下降的速度比較快，而負載慣性比較大，靠本身助力減速比較慢，使負載拖動電動機的速度比變頻器輸出的頻率所對應的轉速還要高，電動機處于發電狀態，而變頻器沒有能量處理單元或其作用有限，因而導致變頻器中間直流回路電壓升高，超出保護值，就會出現過電壓跳閘故障。
大多數變頻器為了避免跳閘，專門設置了減速過電壓的自處理功能，如果在減速過程中，自流電壓超過了設定的電壓上限值，變頻器的輸出頻率不再下降，暫緩減速，待自流電壓下降到設定以下后再繼續減速。如果減速時間設定不合適，又沒有利用減速過電壓的自處理功能，就可能出現此類故障。
（2）當電動機所傳動的位能負載下放時，電動機將處于再發電制動狀態，位能負載下降過快，過多回饋能量超過中間直流回路及其能量處理單元的承受能力，過電壓故障也會發生。
（3）工藝要求在限定時間內減速至規定頻率或停止運行
   工藝流程限定了負載的減速時間，合理設定相關參數也不能減緩這一故障，系統也沒有采取處理多余能量的措施，必然會引發過壓跳閘故障。
（4）變頻器負載突降
  變頻器負載突降會使負載的轉速明顯上升，使負載電機進入再發電狀態，從負載側向變頻器中間直流回路回饋能量，短時間內能量的集中回饋，可能會中間直流回路及其能量處理單元的承受能力引發過電壓故障。
（5）多個電機拖動同一個負載時，也可能出現這個故障，主要由于沒有負荷分配引起的。以兩臺電動機拖動一個負載為例，當一臺電動機的實際轉速大于另一臺電動機的同步轉速時，則轉速高的電動機相當于原動機，轉速低的處于發電狀態，引起了過電壓故障。處理時需要加負荷分配控制。可以把變頻器輸出特性曲線調節的軟一些。
（6）變頻器中間直流回路電容容量下降
變頻器在運行多年后，中間直流回路電容容量下降將不可避免，中間直流回路對直流電壓的調節程度減弱，在工藝狀況和設定參數未曾改變的情況下，發生變頻器過電壓跳閘幾率會增大，這時需要對中間直流回路的電容容量下降情況進行檢查。

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