系统原理：

ZINVERT系列智能高压变频调速系统采用功率单元串联技术，直接输出3kV、6kV、10kV电压，属高-高电压源型变频器。由于采用功率单元串联而非功率器件的直接串联，因此解决了器件耐压的问题。同时由于同相各级功率单元输出SPWM信号通过移相后进行叠加，提高了输出电压谐波性能、降低输出电压的dv/dt；通过电流多重化技术降低输入侧谐波，减小了对电网的谐波污染；主控制器采用最新电机控制专用双数字信号处理器（DSP）、超大规模集成电路可编程器件（CPLD和FPGA）为核心，配合数据采集、单元控制和光纤通信回路以及内置的可编程逻辑控制?PLC）构成系统控制部分。

ZINVERT系列智能高压变频调速成套系统整体结构上由旁路柜、移相变压器柜、功率单元柜及控制柜组成，见图1所示。ZINVERT型智能高压变频调速系统的功率单元柜与控制柜是合二为一的，各部分功能说明如下：

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■ 功率单元柜

功率单元柜为成套装置的核心部分，也是电机定子大功率变频电源的产生模块。功率单元柜主要由功率单元箱（图1中A1～An,B1～Bn，C1～Cn）并辅以控制构成。

■ 功率单元箱

功率单元箱的电气原理见图2所示，每个功率单元由外部输入三相电源A/B/C供电，经内部整流滤波后逆变成单相电压U/V输出。整流由三相不控整流完成，滤波环节电容采用软充电技术可有效防止对充电电流对电容损害。逆变部分采用当代最先进的IGBT功率器件，控制方法采用SPWM逆变控制技术，功率单元的输出波形见图3所示。

ZINVERT功率单元柜内各功率单元箱的原理与结构完全相同，通用性强，因此可相互替换。功率单元内各器件的工作状态及相应的参数都有监控和保护，IGBT的逆变控制指令和所有的监控参数可通过一对光纤送至控制器，由于采用光纤传送数据，因此也大大提高了装置的抗干扰性。尤其重要的是：ZINVERT每个功率单元箱内直流母线的电压都被实时传送至控制器，因此可在控制器操作界面上直接进行查阅，便于检修维护时的人身安全保护。

■ 功率单元柜高压形成

为了形成高压6kV或10kV电源，ZINVERT采用了功率单元堆波技术，即将多个功率单元的输出电压串联叠加直接形成高压输出（如图4所示），此方法类似于干电池叠加，通过若干个功率单元的叠加可产生所需要的相电压数值。此种高压的形成原理实际是将标准交流波形进行阶梯化等效，波形上阶梯数越多输出的谐波就越小，阶梯数的个数取决于每相串联的功率单元个数。

由于各功率单元的输出电压波形在叠加前已经过移相处理，因此叠加后的输出波形质量好（见图5），不存在谐波引起的电动机附加发热和转矩脉动等特点，不必加装输出滤波器就可以用于普通异步电动机。并且电压的跳变仅为单个功率单元直流电压值，因此dv/dt小，对电机无伤害，可直接适应于普通异步电动机的节能改造。

■移相变压器柜

图6中移相变压器柜主要为各功率单元箱提供独立的三相交流50Hz电源，该移相变压器具有多个独立的二次绕组直接与各功率单元相连，通过它绕组的移相，还可以显著减小输入电流中的谐波

■ 产品组成结构

ZINVERT型智能高压变频调速系统依电机额定电压的不同，功率单元柜每相所串联的个数也不同，如图8所示。

◆ 对于3kV电压等级ZINVERT调速装置，每相由3～4个功率单元串联叠加而成；

◆ 对于6kV电压等级ZINVERT调速装置，每相由6～8个功率单元串联叠加而成；

◆ 对于10kV电压等级ZINVERT调速装置，每相由9个功率单元串联叠加而成；

功能与应用：

1、频率设定

ZINVERT型智能高压变频调速系统内核控制由电机控制专用双DSP完成，装置在现场运行时其运行频率设定方式有多种方式。主要的频率控制方式包括： LCD面板按键设定、远方操作盘、计算机后台通信或DCS等智能接口设定、外部4～20mA或0～10V模拟信号输入给定、开关量频率升降给定等多种给定方式可选，可视现场具体情况选用。远方控制信号断线时系统给出报警，并维持在断线前的运行频率。

2、运行方式

闭环控制：检测回路获得被控制量（流量、压力等）的实际值，与设定值比较，得到偏差信号。偏差信号经过PID调节来控制频率控制信号，调节电机转速达到被控制量的调节，使之与设定值一致。

开环控制：选择开环控制，频率控制信号由1中所述方式给定，按照设定曲线控制电机运行。

3、断电恢复再启动功能

电网瞬时停电并在短时间内（允许等待时间0.1秒～30秒，更长的等待时间可由用户定制）恢复后,ZINVERT智能高压变频调速系统能在0.2～1.0秒内自动搜索电机转速，实现无冲击再启动至设定转速，无需等到电机完全停止后再启动，保证负载的连续稳定运行。对于电源不稳或波动较大的用户场合，此功能可保证用户工艺生产不停止，运行人员也无需对装置进行任何操作。

4、 旁路功能

ZINVERT成套装置具有两种旁路功能设置，通过这两种旁路功能的利用，可大大提高产品的运行可靠性，能最大程度的保证用户生产工艺不受影响：

● 功率单元自动旁路功能：

ZINVERT成套装置每相高压逆变输出由各功率单元箱的输出移相串联叠加而形成，无单元旁路功能的情况下某个单元模块的故障会导致整机停运。但ZINVERT智能型高压变频调速系统各功率单元设置有完善的自动旁路功能，当单元内部出现故障时可自动将该功率单元旁路，每相剩余功率单元继续运行，一般变频运行情况下负载无需降额运行。旁路过程中无需人为操作，由系统自动完成。

● 成套装置工频旁路功能：

即在变频器出现故障时，可将变频器进行旁路，将电动机直接接入原电网继续运行。旁路的型式有自动旁路和手动旁路两种型式，主要的区别在于：配置手动旁路功能者，其内部操作机构由隔离刀闸组成，当变频器出现故障时需要按照操作规程进行手动操作将变频器退出，将电机恢复至工频运行状态。当配置了自动工频旁路后，其内部操作机构由隔离刀闸和真空接触器（或断路器）组成，隔离刀闸已预置到相应位置，仅为检修时提供高压断开点，当变频器出现故障时在系统控制器的控制下自动退出变频装置而切换至工频运行状态；当变频器检修完毕后又可以在瞬间由工频运行状态转至变频运行状态，用户的负载无需停车，不影响生产，即可实现工频→变频或是变频→工频的双向互切功能。对于重要工艺情况的负载可采用此种旁路型式。

工频旁路柜不是产品的标准配置。旁路柜的接线型式可按照用户现场具体要求定制，可以实现一拖一、一带多的功能切换的功能。

5、 单元直流电压显示功能:

我公司独创了通过控制系统操作面板来查询各单元直流母线电压的功能，通过该功能，用户可以实时掌握功率单元直流母线电压值，对每个功率单元的工作状况进行了解和评估；当高压电源停电后，用户可以通过查询各单元直流母线的电压来了解设备是否仍然带电，是否在安全许可的状态下，对运行和检修人员的人身安全起到了保证作用。

6、 参数设定功能

可设定转矩提升、U/f加速曲线以适应不同的负载情况，可以设定多达3个共振频率躲避区域，可以按现场情况需要设定电机的保护参数、输出接口的功能定义等设置。
可以对电机的各种参数进行设置，也可以在界面上对保护参数进行调整和设定。

7、 故障报警与查询功能

故障报警采用声、光报警，并以事件形式进行记录，控制系统具有故障报警和故障查询功能，报警信息可以在控制器上通过面板按键进行查询，提高系统故障的排除效率，为用户的运行维护提供方便。

8、 运行状态记录与显示

ZINVERT系列智能高压变频调速系统具有自动记录运行状态和进行显示的功能，并对显示数据分类，方便日常维护。同时可通过串行通信与上位机（本公司提供或接入用户系统，非标准配置，订货时需特别说明）连接，将运行状态信息上传到上位机，对记录数据进行分析、报表打印等（后台系统功能订货时需特别说明，功能及操作另见有关后台的说明）。

9、 波形分析和显示功能

控制器可以实现对输入电流、电压，输出电压、电流等的波形实时显示，还可以对每相电压、电流进行谐波分析，有助于用户掌握设备的各种电量参数。

10、 保护配置功能和方案??

采用工频旁路配置的高压变频调速系统，由于高压变频装置输入侧为整流移相变压器，其特性与高压电动机不同，因此需特别注意保护的配置问题。我公司为多年的中压电动机、变压器类保护装置的研发生产厂家，因此具有成套的技术解决方案，详细情况请与我公司。

??? ZINVERT型智能高压变频调速系统，在全国各地火力发电厂、冶金、石化、建材、市政给水等行业得到了广泛的应用，产品应用地域覆盖了全国十多个省份，产品运行十分稳定，并取得了较好的节能效果。
我公司研发的Zinvert型智能高压变频调速系统主要应对象为风机、泵类等通过调速控制大量节能的负载场合，具体应用如下：
火力发电：引风机、送风机、给水泵、循环水泵、凝结水泵、压缩机、灰浆泵等；
冶金采矿：引风机、通风风机、除尘风机、泥浆泵、除垢泵、离心进料泵等；
石油化工：引风机、气体压缩机、注水泵、潜油泵、主管道泵、锅炉给水泵、卤水泵、混合器、挤压器等；
水泥制造：窑炉引风机、生料研磨引风机、压力送风机、主吸尘风机、冷却器吸尘风机、冷却器排风机、预热塔风机、分选器风机、窑炉供气风机等；
供水、污水处理：污水泵、清水泵、净化泵、生物粗处理塔泵、送氧鼓风机等；
其它：传动机械装置、风力涡轮机、风洞等。