1、1.SYN-TRANSFER技術(shù)詳細(xì)資料21.1 SYN-TRANSFER技術(shù)介紹2工作原理31.3 主回路配置41.4 系統(tǒng)外部原理圖51.5 組成及操作界面說(shuō)明52.高壓變頻器切換工頻時(shí)非同期沖擊6非同期沖擊原理6非同期沖擊實(shí)驗(yàn)73.電廠風(fēng)機(jī)由變頻切換工頻切換和類似的方案8風(fēng)機(jī)變頻到工頻切換方法8同步切換方案9方案一（帶電抗器）9方案二（不帶電抗器）10同步切換應(yīng)用方案114.高壓變頻器水冷方式方案141. SYN-TRANSFER技術(shù)詳細(xì)資料1.1 SYN-TRANSFER技術(shù)介紹同步切換是變頻器與工頻電網(wǎng)之間進(jìn)行無(wú)擾切換的技術(shù)，它利用鎖相技術(shù)，使變頻器輸出電壓的頻率、相位、幅值和電網(wǎng)電

2、壓的頻率、相位、幅值保持一致，進(jìn)行變頻器與電網(wǎng)之間的無(wú)擾切換，防止因變頻器輸出電壓和電網(wǎng)電壓之間存在相位差而產(chǎn)生沖擊電流，損壞設(shè)備或拉跨電網(wǎng)。為重負(fù)載軟啟動(dòng)（磨機(jī)）、多臺(tái)水泵順序自動(dòng)變頻軟啟動(dòng)、需要在工頻和變頻電源之間頻繁切換的系統(tǒng)。同步切換的控制方法為: 同時(shí)檢測(cè)變頻電源和工頻電源的頻率、相位和幅值, 當(dāng)兩種電源的頻率差、相位差、幅值差小于規(guī)定誤差時(shí), 鎖定當(dāng)前電網(wǎng)頻率進(jìn)行切換。電機(jī)由變頻轉(zhuǎn)工頻的切換一般是在變頻器輸出電壓和電網(wǎng)電壓的頻率、大小都相等的情況下進(jìn)行的，表面上看，此時(shí)兩個(gè)電源輸出電壓的大小、頻率都相等，似乎可以進(jìn)行平滑切換，不會(huì)對(duì)電機(jī)產(chǎn)生什么沖擊。其實(shí)不然，一個(gè)沒(méi)有考慮到的關(guān)鍵性

3、的問(wèn)題是相位，即兩個(gè)電源電壓變化的步調(diào)是否一致。在變頻轉(zhuǎn)工頻切換瞬間，由于變頻器輸出電壓起始相位具有隨機(jī)性，它所輸出的三相電源相位和電網(wǎng)工頻電源相位完全有可能不一致。SYN-TRANSFER技術(shù)非常必要。下圖是SYN-TRANSFER技術(shù)的原理圖。高精度AD 轉(zhuǎn)換電網(wǎng)電壓主控對(duì)輸入輸出電壓檢測(cè)頻率相位變頻器輸出電壓高精度AD 轉(zhuǎn)換鎖頻鎖相成功同步切換鎖相前、后的變頻和工頻電壓波形如圖1、圖2所示。比較得知，變頻器鎖相成功后，工頻電網(wǎng)電壓與變頻器輸出電壓的頻率、幅值、相位基本保持一致，極大減小了投切時(shí)產(chǎn)生的沖擊電流，保證了同步切換的可靠性。從根本上講, 變頻電源與工頻電源的頻率不可能完全一致,

4、正是由于頻率上的不完全相等, 才可能實(shí)現(xiàn)相位差小于規(guī)定值的切換。由于變頻電源與工頻電源的頻率之間存在微小差異, 才能使兩者的相位差進(jìn)行調(diào)整, 當(dāng)兩者的相位差處于允許誤差的范圍之內(nèi)時(shí), 就會(huì)發(fā)生從變頻電源到工頻電源的切換。變頻電源與工頻電源的幅值并不要求完全意義上的一致, 實(shí)際中的變頻電源的幅值也未必會(huì)與工頻電源的幅值完全一致。工作原理變頻器的同步切換按照運(yùn)行方式可分為頻工投切和工頻投切。系統(tǒng)原理圖如圖所示。1. 變頻工頻投切：先由變頻器拖動(dòng)電機(jī)運(yùn)行，當(dāng)變頻器的輸出電壓的頻率、幅值、相位都與電網(wǎng)相符時(shí)，將電動(dòng)機(jī)切換到工頻電網(wǎng)運(yùn)行，然后將變頻切除；2. 工頻變頻投切：電動(dòng)機(jī)在工頻運(yùn)行而需要切換到變

5、頻運(yùn)行時(shí)，開(kāi)始變頻器進(jìn)行鎖相，當(dāng)變頻器的輸出電壓的頻率、幅值、相位都與電網(wǎng)相符時(shí)，將電機(jī)切換至變頻運(yùn)行，然后將工頻切除；1.3 主回路配置電抗器柜：內(nèi)含一臺(tái)電抗器和一臺(tái)真空接觸器，當(dāng)需要進(jìn)行同步切換時(shí)，需要將電抗器接入主回路，電抗器起到抑制涌流的作用。旁路柜：內(nèi)含三臺(tái)真空接觸器和一個(gè)手動(dòng)刀閘，實(shí)現(xiàn)變頻器運(yùn)行狀態(tài)和工頻運(yùn)行狀態(tài)之間的切換，QS1為手動(dòng)刀閘，主要起到保護(hù)的作用。變頻器：實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速的作用。同步切換控制柜：內(nèi)含PLC，實(shí)現(xiàn)對(duì)同步切換的過(guò)程控制。變頻器至上級(jí)斷路器之間有合閘允許、分閘信號(hào)2個(gè)干接點(diǎn)，并接入上級(jí)斷路器進(jìn)行聯(lián)鎖。變頻器至同步切換控制柜PLC的電平輸入信號(hào)有高壓指示、運(yùn)行指示

6、、鎖相成功信號(hào)、重故障指示4個(gè)信號(hào)。同步切換柜至變頻器的脈沖輸出信號(hào)有脈沖啟動(dòng)、緊急停機(jī)、變頻鎖相、變頻復(fù)位4個(gè)信號(hào)。1.4 系統(tǒng)外部原理圖同步切換柜變頻器柜電抗器柜旁路柜1.5 組成及操作界面說(shuō)明同步切換控制柜主要完成對(duì)同步切換的自動(dòng)和手動(dòng)控制，其操作臺(tái)界面如下圖所示： 2.高壓變頻器切換工頻時(shí)非同期沖擊非同期沖擊原理根據(jù)電機(jī)原理，三相電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的主磁場(chǎng)將在定子三相繞組內(nèi)感應(yīng)對(duì)稱的三相電動(dòng)勢(shì)。三相異步電動(dòng)機(jī)每一相定子線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 和定子每相所加的電源電壓只是頻率相同，幅值不等，相位也不一致，在相量圖上表現(xiàn)為與-存在一定的夾角。對(duì)大功率電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，若斷開(kāi)

7、電源后，斷開(kāi)后雖然主磁場(chǎng)消失，但曾經(jīng)被主磁場(chǎng)磁化的轉(zhuǎn)子鐵芯依然存在剩磁，與此同時(shí)由于慣性轉(zhuǎn)子依然高速旋轉(zhuǎn)，在定子線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)并不會(huì)在極短的時(shí)間內(nèi)消失，只是有所衰減。由于變頻轉(zhuǎn)工頻時(shí)間極短，定子線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)依然存在，因此必須充分考慮對(duì)切換過(guò)程的影響。當(dāng)電機(jī)處于變頻運(yùn)行時(shí)，變頻器輸出電壓起始相位具有隨機(jī)性，變頻器只是保證了輸出電壓兩相之間的電壓相位差為120。當(dāng)其輸出頻率上升到50HZ后，我們進(jìn)行變頻轉(zhuǎn)工頻切換，假設(shè)此時(shí)變頻器三相電壓的某一相為，電動(dòng)機(jī)相應(yīng)一相定子線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為，與之相對(duì)應(yīng)的工業(yè)電網(wǎng)工頻電壓中的一相為，它與變頻器三相電壓的某一相為存在相位差，如圖1所示。切換

8、后，加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的將與電動(dòng)機(jī)定子繞組本身尚存的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行疊加，使得電動(dòng)機(jī)每相定子繞組承受的總的電壓為,仔細(xì)觀察圖1可知，如果相位差在0180之間由增大到，則電動(dòng)機(jī)每相定子繞組承受的總的電壓由增大到。當(dāng)相位差在0180之間增大到同相180時(shí)，這種疊加最為強(qiáng)烈，電動(dòng)機(jī)每相定子繞組承受的總的電壓大小直接變?yōu)?，這個(gè)電壓已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)電動(dòng)機(jī)可以承受的額定電壓，它將引起電機(jī)電流過(guò)大、絕緣嚴(yán)重受損等諸多嚴(yán)重問(wèn)題。因此，大功率電機(jī)切換過(guò)程產(chǎn)生非同期沖擊。圖1非同期沖擊實(shí)驗(yàn)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，圖2 (a) 為變頻電源與工頻電源相位相差3.6°切換時(shí)的電機(jī)電流波形, 前半段為變頻電源驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電流

9、波形, 后面一段則為工頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電流波形。從該圖可以看出, 切換時(shí)的電流為電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行電流的2倍, 電流過(guò)渡平穩(wěn)。圖2 (b) 為變頻電源與工頻電源相位相差180°切換時(shí)的電機(jī)電流波形。由圖中可以看到切換時(shí)的電流為電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行電流的8倍。圖2 (c) 為電機(jī)直接起動(dòng)瞬間的電流波形。由圖中可以看到起動(dòng)時(shí)的電流為電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行電流的6 倍。由圖2(a)可以看出, 從變頻電源到工頻電源切換時(shí)仍有一定的沖擊電流。這是由于采用了同步切換方式中的先切變頻, 再投工頻的方式所致。在先切變頻, 再投工頻的方式中, 檢測(cè)到變頻電源與工頻電源的頻率差、相位差、幅值差小于規(guī)定誤差后, 從切除變頻到再投工頻

10、仍有一定的時(shí)間差(乃二次回路和主回路上電器的動(dòng)作時(shí)間所致) , 從而導(dǎo)致真正切換時(shí)刻變頻電源與工頻電源的相位存在偏差, 因而才有一定的沖擊電流。但總能把切換時(shí)的電流控制在1.52倍于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行電流大小上, 從而可實(shí)現(xiàn)變頻電源至工頻電源較平滑地切換。由圖2中的波形比較可以看出: 當(dāng)變頻電源與工頻電源的頻率差、相位差、幅值差小于規(guī)定誤差切換時(shí), 切換電流遠(yuǎn)小于電機(jī)直接起動(dòng)時(shí)的電流; 但當(dāng)相位相差180°時(shí)切換, 則切換電流會(huì)大于電機(jī)直接起動(dòng)時(shí)的電流。從而說(shuō)明了檢測(cè)變頻電源與工頻電源的頻率、相位、幅值是實(shí)現(xiàn)該切換的核心部分。圖2 (a) 同相切換時(shí)電機(jī)電流波形 (b) 反相切換時(shí)電機(jī)電流波形

11、 (c)直接起動(dòng)時(shí)電機(jī)電流波形從變頻電源與工頻電源的頻率差、相位差、幅值差對(duì)切換時(shí)電流的影響來(lái)看, 頻率差與幅值差對(duì)切換結(jié)果的影響都不是很大, 主要是兩者相位差的影響。大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明: 變頻電源到工頻電源切換時(shí)的電流倍數(shù)隨兩者相位差的增大而增大, 相位差為180度切換時(shí)為最大, 高于電機(jī)直接起動(dòng)時(shí)的電流, 這從圖的比較中也可看出。因而, 電機(jī)切換過(guò)程產(chǎn)生非同期沖擊。3. 電廠風(fēng)機(jī)由變頻切換工頻切換和類似的方案3.1風(fēng)機(jī)變頻到工頻切換方法方法一：設(shè)法降低感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的幅值，待其降到其幅值小于0.33U后切入工頻。即先斷開(kāi)變頻器，減少電機(jī)剩磁。然后進(jìn)行變頻到工頻的切換。依賴時(shí)間的推移來(lái)降低電動(dòng)勢(shì)幅

12、值的方法會(huì)隨著時(shí)間的推移，讓其幅值減小到額定電壓的三分之一以下就可以了。這樣，即使切換至工頻電源時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與工頻電源的相位相差180，U也不會(huì)超出其許可的安全范圍了。此方法簡(jiǎn)單易行，安全可靠，成本增加較小，但仍存在不小的電流沖擊。通過(guò)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，此種切換方法的沖擊電流約為額定電流的3-5倍。方法二：在回路中串入合適的電抗，延時(shí)后將其短路掉。通過(guò)合理設(shè)計(jì)的L參數(shù)，電機(jī)分擔(dān)的電壓就可以控制在允許范圍之內(nèi)，順利完成切換。此切換方法控制簡(jiǎn)單，較為安全。但電抗器體積龐大，成本增加較多。沖擊峰值較大，但持續(xù)時(shí)間短。通過(guò)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，此種切換方法的沖擊電流峰值約為額定電流的4-5.5倍。方法三：選

13、擇合適的時(shí)刻，在電動(dòng)機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的相位與工頻電源的相位差值較小的時(shí)刻切入工頻電源。即鎖頻鎖相同步切換。同步切換的控制方法為: 同時(shí)檢測(cè)變頻電源和工頻電源的頻率、相位和幅值, 當(dāng)兩種電源的頻率差、相位差、幅值差小于規(guī)定誤差時(shí), 進(jìn)行切換。從變頻電源到工頻電源切換時(shí)仍有一定的沖擊電流。這是由于采用了同步切換方式中的先切變頻, 再投工頻的方式所致。在先切變頻, 再投工頻的方式中, 檢測(cè)到變頻電源與工頻電源的頻率差、相位差、幅值差小于規(guī)定誤差后, 從切除變頻到再投工頻仍有一定的時(shí)間差(乃二次回路和主回路上電器的動(dòng)作時(shí)間所致) , 從而導(dǎo)致真正切換時(shí)刻變頻電源與工頻電源的相位存在偏差, 因而才有一定的沖

14、擊電流。但總能把切換時(shí)的電流控制在1.52倍于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行電流大小上, 從而可實(shí)現(xiàn)變頻電源至工頻電源較平滑地切換。3.2同步切換方案3方案一（帶電抗器）根據(jù)項(xiàng)目情況，如果變頻器做軟啟動(dòng)，為保證在電機(jī)變頻運(yùn)行切換到工頻運(yùn)行時(shí)做到平滑無(wú)沖擊，因此，蘇州匯川技術(shù)有限公司建議采用加均流電抗器做同步切換的方案，系統(tǒng)方案一如下圖所示：1. 控制邏輯說(shuō)明：（1）初始狀態(tài)：所有開(kāi)關(guān)全部斷開(kāi)；（2）合QS1、QS2，變頻器得電；（3）啟動(dòng)M1：合 KM1，啟動(dòng)變頻器，變頻器驅(qū)動(dòng)M1達(dá)到工頻狀態(tài)，之后斷開(kāi)KM1，將電抗器接入主回路，合上KM3，電機(jī)處于兩路電源供電，變頻器通過(guò)控制輸出電壓相位角來(lái)控制變頻輸出電流減小，

15、當(dāng)變頻器輸出電流減小為零時(shí)，斷開(kāi)KM2，M1電機(jī)工頻運(yùn)行；2. 可實(shí)現(xiàn)的運(yùn)行狀態(tài)：1. 實(shí)現(xiàn)M1電機(jī)軟啟動(dòng)；2. 實(shí)現(xiàn)M1變頻到工頻無(wú)擾切換；3. 方案優(yōu)勢(shì)Ø 在實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟起時(shí)，無(wú)需將閥門調(diào)至最低或?qū)⒇?fù)載調(diào)制最低，操作方便；Ø 在變工頻切換時(shí)可做到平滑無(wú)沖擊；Ø 切換時(shí)電機(jī)一直保持50HZ運(yùn)行，不會(huì)出現(xiàn)失速情況；Ø 方案可靠性高；4. 方案劣勢(shì)由于增加了均流電抗器，方案成本相對(duì)較高；3方案二（不帶電抗器）根據(jù)客戶項(xiàng)目情況，客戶電機(jī)功率小于1000KW，變頻器切換到工頻運(yùn)行不加均流電抗器切換瞬間沖擊電流約為電機(jī)額定電流的1.31.4倍，如果電網(wǎng)容量能夠承受

16、此沖擊電流，可采用如下系統(tǒng)方案：1. 控制邏輯說(shuō)明：（1）初始狀態(tài)：所有開(kāi)關(guān)全部斷開(kāi)；（2）合QS1、QS2,然后合QF1、QF2變頻器得電；（3）啟動(dòng)M1：合 KM1，啟動(dòng)變頻器，變頻器驅(qū)動(dòng)M1達(dá)到工頻狀態(tài)，之后斷開(kāi)KM1，延時(shí)10s，合KM2，電機(jī)M1工頻運(yùn)行； 2. 可實(shí)現(xiàn)的運(yùn)行狀態(tài)：1. 實(shí)現(xiàn)M1電機(jī)軟啟動(dòng)；2. 實(shí)現(xiàn)M1電機(jī)工頻到變頻的切換；3. 實(shí)現(xiàn)單臺(tái)電機(jī)的變頻器運(yùn)行；3. 方案優(yōu)勢(shì)Ø 此方案不加均流電抗器，方案成本較低；Ø 系統(tǒng)方案控制邏輯較簡(jiǎn)單，可靠性高；4. 方案劣勢(shì)Ø 在電機(jī)軟啟動(dòng)的過(guò)程當(dāng)中，需要將負(fù)載閥門關(guān)至最小位置，防止切換時(shí)產(chǎn)生大的沖擊

17、電流，同時(shí)避免對(duì)機(jī)械部分造成損傷；Ø 電機(jī)在變頻切換工頻時(shí)，首先斷開(kāi)變頻器輸出，延時(shí)10s后再吸合工頻旁路，因此，電機(jī)會(huì)有一定的降速，切換時(shí)會(huì)有1.31.4倍的沖擊電流，因此要求電網(wǎng)容量能夠承受此沖擊電流。Ø 不能將電機(jī)從工頻狀態(tài)切換至變頻運(yùn)行；注：延遲10s的作用是使電機(jī)內(nèi)部的磁場(chǎng)自然衰減，防止產(chǎn)生沖擊。變頻器在斷開(kāi)輸出后，電機(jī)內(nèi)部還有剩磁，轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)，此時(shí)電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，如果立即合工頻，則電機(jī)發(fā)出的電和工頻電網(wǎng)之間會(huì)有一個(gè)對(duì)沖，從而產(chǎn)生大的沖擊電流而使上級(jí)開(kāi)關(guān)柜跳閘。3.1同步切換應(yīng)用方案應(yīng)用場(chǎng)合：貴州某化工廠CO壓縮機(jī)電機(jī)功率：4000KW/10KV變頻器容量：56

18、00KVA Syn-transfer技術(shù)應(yīng)用方案系統(tǒng)工作原理描述：1、 變頻運(yùn)行（1）確保KM4、KM5斷開(kāi)，合上KM2；（2）首先合上QS1、 QF1，待高壓變頻器上電正常后，再合上KM1；（3）然后上位機(jī)先給變頻器頻率指令，再給啟動(dòng)信號(hào)，變頻器加速到給定頻率；（4）在運(yùn)行過(guò)程中，可以根據(jù)工藝情況來(lái)改變給定頻率；當(dāng)變頻器產(chǎn)生故障時(shí)，系統(tǒng)需要切換到工頻運(yùn)行；2、 工頻運(yùn)行（1）確保KM1斷開(kāi)，KM5斷開(kāi)，KM2合上。（2）首先合上KM3、 QF2，待軟啟動(dòng)柜上電正常后，再合上KM4；（3）然后上位機(jī)給軟啟動(dòng)器啟動(dòng)信號(hào)，軟啟動(dòng)器進(jìn)行調(diào)壓軟啟動(dòng)，待電壓到達(dá)額定電壓，KM5自動(dòng)合上，KM3、KM4斷

19、開(kāi)，此時(shí)電機(jī)處于工頻運(yùn)行。（4）在運(yùn)行過(guò)程中，可以根據(jù)工藝情況來(lái)改變閥門開(kāi)度。3、工-變頻切換當(dāng)變頻器被修復(fù)后，可以把正在工頻狀態(tài)運(yùn)行的電機(jī)平滑切換到變頻運(yùn)行狀態(tài)。（1） 變頻器處于工頻運(yùn)行狀態(tài)；（2） 需要將電機(jī)接入變頻運(yùn)行；（3）首先手動(dòng)合上QS1、QF1，變頻器高壓上電；（4）變頻器鎖相成功后，綜合開(kāi)關(guān)狀態(tài)信號(hào)，輸出切換就緒信號(hào)并在變頻器面板指示。（5）當(dāng)切換就緒后，上位機(jī)（或變頻器面板開(kāi)關(guān)）給變頻器工-變頻切換命令，變頻器先斷開(kāi)KM2，保證電抗器接入；同時(shí)解除KM1和KM5之間的互鎖關(guān)系，接著變頻器發(fā)命令合上KM5。此時(shí)KM1和KM5同時(shí)合上，由電網(wǎng)和變頻器同時(shí)給電機(jī)供電。（6）電網(wǎng)供給電流逐漸減小，變頻器供給電流逐漸增大，當(dāng)