低压变频器的参数额定值和实验要求 - 全文

　　全国电力电子学调速电气传动系统半导体电力变流器标准化技术委员会是在国内外电气传动调速产品迅速发展的形势下，于2000年成立的，秘书处挂靠在天津电气传动设计研究所，负责国家电气传动调速系统技术领域内的标准化技术工作的组织及归口，涉及的产品主要是国民经济基础工业交直流电气传动设备。已制订了6项电气传动调速系统的国家及行业标准:GB/T3886.1-2002、JB/T10251-2001、GB/T12668.1-2003、GB/T12668.2-2003、GB12668.3-2004、GB/T12668.4。

　　1、GB/T12668.2标准适用范围

　　《GB/T12668.2-2003调速电气传动系统 第2部分：一般要求–低压交流变频电气传动系统额定值的规定》适用于一般用途的交流调速传动系统(见图1)，该系统由电力设备(包括变流器部分、交流电动机和其它设备，但不限于馈电部分)和控制设备(包括开关控制—如通/断控制，电压、频率或电流控制，触发系统、保护、状态监控、通讯、测试、诊断、生产过程接口/端口等)组成的系统。本标准不适用于牵引传动和电动车辆传动;适用于连接交流电源电压1kV以下、50Hz或60Hz，负载侧频率达600Hz的电气传动系统。本标准给出了关于变频器额定值、正常使用条件、过载情况、浪涌承受能力、稳定性、保护、交流电源接地和试验等性能的要求。

　　本文就相关的低压变频器的参数额定值和试验要求作以介绍。

　　2、变频器功能特性

　　变频器应具备一些所规定的特性，可包括(但不限于)下列所列之一项或多项：

　　定时加速;

　　定时减速;

　　点动;

　　可调电流限幅;

　　能耗制动;

　　反向;

　　再生(制动);

　　电网滤波;

　　输入/输出数据处理(模拟/数字);

　　自动再启动;

　　(转矩)提升;

　　直流制动;

　　预充电电路。

　　变频器应配备规定的故障指示，可由干式继电器或固态继电器提供的公共报警和/或跳闸信号两部分组成。故障指示通常因一个或多个故障而动作，故障包括(但不限于)下列诸项：

　　外部故障;

　　输出功率部分故障;

　　瞬时过电流;

　　过热(变流器);

　　无冷却空气;

　　电动机过载;

　　辅助电源故障;

　　电源过压/欠压;

　　电源缺相;

　　内部控制系统故障;

　　调节器/功率电路诊断。

　　变频器应具有“传动投入”的状态指示信号(无论是旋转还是停止);还可具有“传动就绪”的状态指示信号。

　　3、变频器使用条件

　　3.1 电气使用条件

　　要考虑频率变化、电压变化、电压不平衡、电源阻抗、电源谐波及一些异常条件等：如频率为fLN±2%;额定输入电压的变化限值为±10%;电源电压不平衡度不超过基波额定输入电压(ULN1) 3 %的情况下应能够运行。

　　3.2 环境使用条件

　　主要包括使用气候条件和机械安装条件：如环境温度+5 °C ~+40°C;变频器应安装于室内坚固的基座上，在其安装区域内或附加的机壳内对通风或冷却系统不会造成严重的影响。异常的环境使用条件，如暴露在过量尘埃中、海拔>1000 m等，要求专门选定的结构或保护部件。

　　3.3 变频器存放

　　如果运输包装箱不适用于户外或无防护存放，收到变频器后，应立即放置在能满足储存要求的场所。

　　变频器存放应避免雨、雪、冻雨、腐蚀性材料等，不应存放在高于海平面3000m以上的场所，存放总时间不超过6个月的情况。

　　3.4 变频器运输

　　变频器应能够在供货者的标准包装箱中进行运输，环境温度：-25 °C ~ +70 °C。异常气候条件，

　　如运输温度低于-25°C的场合，应采用加热运输方式或其它方法。冲击和振动环境不能超过规定的极限。

　　4、变频器额定值

　　4.1 输入额定值

　　电压;制造厂应说明变频器的输入额定值，优选值是：

　　a) 100，110，200，220，230，240，380，400，415，440，500，660，690V，用于50Hz;

　　b) 100，115，120，200，208，220，230，240，400，440，460，480，575，600V，用于60Hz。

　　额定输入电流IVN值;

　　频率;

　　相数;

　　最小电源阻抗(或最大预期短路电流)和最大电源阻抗。

　　4.2输出额定值

　　最大额定输出电压;

　　额定连续电流;

　　过载能力(过载能力适用于额定的转速范围);

　　频率范围;

　　相数;

　　额定功率;

　　输出相序。

　　4.3 工作频率范围

　　制造厂应采用下列参数给出变频器能维持其规定的稳态输出电流时的工作频率范围：

　　fmin = 最小频率;

　　f0 = 基本频率;

　　fmax = 最大频率。

　　4.4效率和损耗

　　制造厂应给出额定负载和基本转速下的损耗或效率。

　　5、 变频器试验

　　5.1 试验类型

　　试验类型包括型式试验、出厂试验、抽样试验、选择(专门)试验、车间试验、验收试验、现场调试试验、目击试验。

　　1) 型式试验 对按照某一设计制造的一个或数个部件进行的试验，用于说明该设计满足特定的技术要求

　　2 ) 出厂试验 在制造期间或制造之后对各个部件进行的试验，用于确定其是否符合某一准则。

　　3) 抽样试验 在一批产品中随机抽取的一些部件上进行的试验。

　　4) 选择(专门)试验 除型式试验和出厂试验之外，按照制造厂之意，或经过制造厂和用户或其代理人协商而进行的试验。

　　5) 车间试验 为了验证设计，在制造厂的实验室里对部件或设备进行的试验。

　　6) 验收试验 合同上规定的、用以向用户证明该部件满足其技术规格中某些条件的试验

　　7) 现场调试试验 在现场对部件或设备进行的试验，用于验证安装和运行的正确性

　　8) 目击试验 在客户、用户或其代理人在场的情况下进行的上述任何一种试验。

　　5.2变频器标准试验

　　变频器标准试验项目见下表：

　　绝缘试验的目的在于检查变频器的绝缘状况，为了防止不必要的破坏，在试验之前，可先用1000V兆欧表测量受试部分的绝缘电阻。在环境温度20士5°C和相对湿度为90%的情况下，其数值应不小于1MW，但所测绝缘电阻只作为耐压试验的参考，不作考核。

　　轻载和功能试验的目的是为了验证变频器电气线路的所有部分以及冷却系统的连接是否正确，能否与主电路一起正常运行，设备的静态特性是否能满足规定要求。本试验作为出厂试验时，变频器仅在额定输入电压下运行，而型式试验时，则应在额定电压的最大值和最小值下检验设备的功能。

　　额定电流试验是为了检验变频器能否在额定电流下满意运行。

　　过电流能力试验是负载试验的一部分，是在额定运行情况下，在规定的时间间隔施加规定的短时过电流值，变频器均能正常工作。

　　纹波电压和电流的测量是在用户或其代理人提出要求时才予以实施，并按GB/T3859.2电气试验方法和产品分类标准的规定进行。

　　功率损耗可以在测量的基础上进行计算，或者直接测定。间接冷却的变流器的功率损耗可以从测得的热转移媒质所转移的热量(用量热的方法)和估算通过变频器机壳的热流量来计算。

　　温升试验的目的在于测定变频器在额定条件下运行时，各部件的温升是否超过规定的极限温升。试验应在规定的额定电流和工作制，以及在最不利的冷却条件下进行。

　　一般情况下，不需要测量功率因数，当要求测量时，应测定总功率因数l。

　　固有电压调整率测量是在变频器电压等于额定值下，根据轻载试验、额定电流试验取得的数据计算(见GB/T 3859.2)。

　　辅助部件的检验主要在于对变频器电气元件、泵、风机等辅助装置的性能进行检验。但只要这些元件具备出厂合格证，可只检验其在变频器中的运行机能，不必重复进行出厂试验。

　　控制设备的性能检验最好采用类似额定功率的电动机对设备进行检验，也可采用较低功率的电动机在反馈量适当换算的情况下来进行。

　　保护器件的检验主要包括各种过电流保护装置的过流整定;快速熔断器和快速开关的正确动作。各种过电压保护设施的正确工作;装置冷却系统的保护设施的正常动作;作为安全操作的接地装置和开关的正确设置以及各种保护器件的互相协调。

　　电磁抗扰性是通过试验验证变频器各个子部件的性能，如电力电子电路、驱动电路、保护电路、控制电路及显示和控制面板对电磁骚扰的抗扰度。电磁骚扰有低频骚扰和高频骚扰。低频骚扰包括谐波和换相缺口/电压畸变;电压变化，波动，电压跌落和短时中断;电压不平衡和频率变化及电源的影响。高频骚扰包括对公共环境、工业环境及对电磁场的抗扰度。

　　电磁发射应尽可能地与其实际的工作环境条件相适应。为了确保基本的保护要求，分别规定了对公共环境、工业环境的低频基本发射限值和高频基本发射限值。

　　音频噪声试验在周围2 m内没有声音反射面的场所进行。测试时应尽可量避免周转环境噪声对测量结果的干扰。

　　附加试验是上述试验项目未包括的其他性能有要求，应在定货时提出，并取得协议。

　　5.3变频器相关试验

　　1) 稳态性能

　　应试验变频器传动变量，如输出转速、转矩等的稳态性能。用选取的偏差带(稳态)来说明反馈控制系统的稳态性能。应满足规定的工作和使用偏差带的变量范围。

　　2) 动态试验

　　电流限值和电流环这些试验用来表征变频器的动态性能，与被传动设备无关。可以试验如下三项，应在接近0、50%基本转速、100%基本转速和弱磁最大转速(NM)下进行。

　　a) 电流限值

　　增大负载，就要使变频器达到其预设的电流限值点。(另一种方法是：增大转速阶跃量至足够大的转动惯量，产生一个瞬态负载，使变频器达到设定的电流限值点)。这时就可对电流上升时间、超调量和持续时间以及阻尼特性进行分析。

　　b)电流环带宽通过对电流设定和电流测量(反馈)之间响应的谐波分析，可以确定电流环的带宽。必须检查幅值和位移。该试验应在线性或准线性区域内进行。

　　c) 对电流设定的阶跃响应

　　转速环

　　提供并正确选择转速给定的阶跃以适应下列试验。该测试可在空载或轻载条件下进行。

　　a)达到电流限值并进行检查;

　　b)在未达到任何限值情况下，测量传动输出转速响应(通常在50%基本转速、100%基本转速和弱磁最大转速NM下进行)。

　　转矩脉动

　　若轴上耦合有相当灵敏的转速测量器件，通过在空载条件下转速的变化，可测量出气隙转矩脉动的相关等级。

　　自动再启动

　　若设有自动再启动功能，则应在规定的断电期间对其进行检验。这种功能应与紧急停车相协调，若需要可停止。

　　3) 能耗制动和能耗减速

　　能耗制动和能耗减速是两个操作功能，其特性应由用户和制造厂/供货者来商定。其它性能要求由买方或制造厂和买方一起确定，

　　6、 产品信息

　　6.1 标志

　　在变频器的铭牌上应标出下列各项：

　　a) 制造厂名称

　　b) 变频器型号、系列号、制造年份

　　c) 输入额定值

　　d) 输出额定值

　　6.2 要提供的项目

　　随设备应提供如下信息：

　　规定由用户调整的校准元件、器件和部件所需的信息;

　　适当选择输入和输出保护和接地所需的信息;

　　使用说明书，包括操作设备所需要的所有信息;

　　GB 12668.3所规定的EMC信息;

　　安全性警告;

　　输出相序。

　　应提供或使用户有可能得到如下信息

　　维护和使用说明书，包括故障元器件或电子组件查找和更换的信息;语言应使用原产国的语言，或使用由制造厂和客户商定的语言;

　　能耗制动减速和能耗制动停车电路的能量吸收额定值。