英威腾GD5000高压变频调速系统产品构成详解：模块化设计与工业应用

变压器柜是系统的电源输入枢纽，内部安装移相隔离变压器，实现高压到低压的转换与谐波抑制：

• 移相变压器：干式结构，绝缘等级H级，原边Y形接法，副边延边三角形接法
• 谐波抑制：通过副边绕组相位差设计，使输入电流谐波≤2%，满足IEEE519-2014标准
• 温控系统：实时监测各相温度，超过90℃告警，超过110℃自动停机保护
• 接地设计：底部专用接地铜排，确保高压接地可靠性

技术参数

功率单元柜是系统的能量转换核心，实现AC-DC-AC变换，由多个功率单元串联组成：

• 功率单元串联：每相单元串联形成高压输出，A1/B1/C1单元采用Y形连接
• 单元结构：每个单元包含整流、滤波、逆变及旁路电路，支持热插拔维护
• 光纤通信：单元与主控系统通过光纤连接，实时传输状态与控制信号
• 旁路功能：支持IGBT旁路与接触器旁路（选配），单个单元故障时自动旁路

单元技术参数

控制柜是系统的控制中枢，集成三核控制系统与二次回路，实现全系统的指挥与保护：

• 三核控制：DSP+FPGA+ARM架构，实现高精度矢量控制与快速响应
• 电源设计：双路冗余电源+UPS（选配），主备电源自动切换
• 接口配置：
  • 12路数字量输入，10路继电器输出
  • 4路模拟量输入，6路模拟量输出
  • RS485、PROFIBUS、PROFINET等通讯接口
• 人机界面：7寸全中文触摸屏，支持参数设定、状态监控与故障查询

控制性能

旁路柜用于实现工频/变频切换，保障生产连续性，提供两种配置方案：

• 手动旁路柜：
  • 通过刀闸开关手动切换，适用于允许短暂停机场景
  • 主回路包含QS1、QS2刀闸，实现变频/工频物理隔离
• 自动旁路柜：
  • 配置KM1~KM3高压真空接触器，自动完成切换
  • 带隔离刀闸QS1、QS2，维护时可靠隔离高压
  • 支持“一拖多”旁路应用，最多控制8台电机

切换性能

同步切换时电压差≤10%、频率差≤0.5Hz，实现“无扰动”切换，减小对电网与设备的冲击。

系统配置7寸触摸屏人机界面，支持分级菜单操作，具备以下功能：

• 操作界面：登录界面、主界面、参数设置界面、故障查询界面等
• 数据监控：实时显示频率、电压、电流、功率等运行参数
• 故障记录：存储前两次故障的详细信息，支持故障分析
• 通讯功能：
  • Modbus RTU（RS485接口）
  • PROFIBUS-DP、PROFINET（可选）
  • 以太网UDP（可选）

扩展卡支持

可选配PROFINET通讯卡、增量式编码器PG卡、旋变编码器PG卡等扩展卡，满足特殊应用需求。

• 主回路：
  • 三相全桥整流电路：将低压交流电转为直流电
  • 直流滤波电容：稳定直流母线电压
  • H桥逆变电路：将直流电逆变为交流电输出
  • 旁路接触器（选配）：单元故障时旁路IGBT
• 控制回路：
  • 光纤接收/发送模块：与主控系统通信
  • 驱动电路：控制IGBT开关动作
  • 采样电路：监测单元电压、电流、温度

• 冗余设计：支持单元旁路，单个单元故障时系统降额运行
• 热插拔维护：无需断电即可更换故障单元，减少停机时间
• 保护功能：过压、欠压、过流、过温等全方位保护
• 兼容性：支持异步电机与同步电机，适配不同负载需求