摘 要: 羅克韋爾PowerFlex7000變頻器在九洲中壓變頻實驗站測試系統中作為變流逆變器使用，由于本身屬于電流源型變頻器，具有四象限運行功能，能夠實現能量的回饋和對電機的制動，先進的矢量控制技術，可以實現各種復雜多變的負載特性，在模擬電機負載方面起到了其他變頻器無可替代的作用，實現了變頻器出廠之前的滿負荷測試。 關鍵詞: PowerFlex7000，電流源型，矢量控制，能量回饋 Application of Rockwell medium voltage drive in JiuZhou Electric medium voltage drive test bay YU MING TAO （Haerbin JiuZHou electric ,Heilongjiang Haerbin 150081） ABSTRACT: A Rockwell PowerFlex7000 Variable Frequency Drive is used in JiuZHou Electric medium voltage drive test bay as the converter. Because of it belong to the current source drive, it has the function of the four quadrant, it can achieve the energy feedback and make the motor brake, and also has the advanced vector control technology, so it can achieve all kinds of load test, there are no other drives can replace it in simulate motor load. PowerFlex7000 drive has ability to achieve the full load test before the drive leave factory. Key words: PowerFlex7000, Current Source Type, Control by vector, energy feedback 1 引言 隨著經濟的飛速發展，能源問題日益成為越來成為人們最關心的問題，能源分可再生資源和非可再生資源，當非可再生資源越來越短缺的時候，如何節約能源，便是當前最需解決的問題。當前工業用電成本不斷加大，為了降低成本，調速設備在工廠中得到了廣泛的應用，伴隨著技術的不斷成熟，變頻調速設備在工業中倍受歡迎，由此在變頻器市場引發的競爭是日益激烈，特別是在中壓變頻器的市場競爭更加殘酷。如果誰能夠在市場競爭中占據一定的優勢，那么誰就能笑到最后。 哈爾濱九洲電氣與美國羅克韋爾公司合作共同建立了亞洲最大的中壓變頻實驗基地——哈爾濱九洲中壓變頻實驗站，能夠完全實現中壓變頻器出廠前的滿載測試，滿足不同用戶的實際需求。哈爾濱九洲變頻實驗站采用的是羅克韋爾自動化公司生產的PowerFlex7000型中壓變頻器作為實驗站主體，實現中壓變頻器在出廠前模擬現場完成滿負荷帶載測試。有效的保證了變頻器的質量。 2 PowerFlex7000型變頻器的結構與特點 2.1 PowerFlex7000型變頻器電路結構 PowerFlex7000是羅克韋爾自動化公司的第三代中壓變頻器。它的PowerFlex系列變頻器融合了先進的技術，嵌入了通信功能，在多平臺、網絡、操作員界面編程和硬件方面具有強大的通用性。PowerFlex 7000是通用的獨立式中壓變頻器，可以控制標準的同步或異步交流電動機的速度、轉矩、方向、起動和停機。它適用于廣泛的標準和特殊應用如風機、泵、壓縮機、攪拌機、輸送機、窯爐、風扇式泵和試車臺。這些應用的主要行業包括石油化工、水泥、采礦和冶煉、發電和供水/廢水處理。 PowerFlex7000型變頻器不同于世界上其他廠家生產的中壓變頻器，它是世界上唯一的電流源型中壓變頻器，根據電流源型變頻器的技術特點，它很容易實現四象限運行，比電壓源型變頻器控制更加簡單，可靠。電機可以正反方向以電動機或發電機方式運行，當電機以發電機工作方式時，能量可回饋電網，再生制動，這就為九洲中壓變頻實驗站進行滿負荷測試實驗提供了可能。 PowerFlex7000型變頻器屬于電流型中壓變頻器，它具有結構簡單，元器件數量少，四象限運行，同時具有矢量控制功能等特點。圖1中所示的是PWM控制方式的無輸入變壓器的電流型變頻器的電路拓撲結構圖。
圖1 電流型變頻器電路拓撲圖 電路結構為交-直-交型，功率器件采用對稱門極換流晶閘管（SGCT），對于6KV電壓等級的變頻器，每個橋臂采用3只耐壓為6500V的SGCT串聯，具有IGBT的全部優點，并能阻斷雙方向的電壓，減少使用器件的數量，使驅動和吸收電路進一步簡化，性能更加優越。 2.2 PowerFlex7000型變頻器的工作原理 PowerFlex7000型變頻器電路部分，分為高壓主回路部分和低壓控制回路部分。高壓主回路功率單元部分也分兩部分，整流側（Rectifiers）和逆變側（INVERTER）。三相6000V進線電源首先經過 AC LINE REACTOR （進線交流電抗器），進線側交流電抗器可以提供額外的濾波功能和電流限制特性防止發生進線短路故障。然后進入整流側，整流側是由SGCT或SCR（對于18脈沖）組成的整流器將交流變為直流，在經過直流電抗器（DC LINK ）到逆變側，通過脈寬調制方式，將直流變成交流，再通過電機側濾波電容進行濾波，將近乎完美正弦電流電壓波形輸出到電機。低壓控制回路部分包括顯示操作界面，低壓電路，各種控制電路板，不間斷電源（UPS）等。 PowerFlex7000變頻器是通過控制電機的轉矩來控制電機速度的，通過計算和測量電機速度，并按要求調整轉矩使被測速度等于速度命令。電機和負載決定了定子頻率并使變頻器與電機同步，這與大多數V/F控制的交流變頻器形成了對照，V/F控制的變頻器是變頻器決定定子頻率并且不能使輸出與電機同步。PowerFlex7000的控制方式是直接矢量控制。術語矢量控制表明定子電流矢量的位置是相對于電動機磁通矢量而控制的。直接矢量控制意味著電機磁通可以測量，這與多數通用的間接矢量控制不同，間接矢量控制中電機的磁通是估算的。兩種控制算法中，定子電流（ ）被分解為可以獨立控制的磁通分量 和 正交轉矩分量 ，矢量控制的目的就是獲得與直流電動機相似的性能，可以快速改變轉矩而不影響磁通。 圖2 為 powerflex7000控制系統功能塊圖。
