美国罗宾康公司
空冷型完美无谐波系列
新一代控制 NBH 高压变频器
用户手册(中级)
手册号: 902232_C
版本号 1.8
2004.4
A Subsidiary of High Voltage Engineering Corporation
500 Hunt Valley Drive, New Kensington, PA, USA, 15068
Phone: 724-339-9500 Customer Support Phone: 724-339-9501 (24-hours)
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本手册适用于空冷型 NBH 完美无谐波变频器：70A，100A，140A，200A 和 260A (630 V 单元)
要查找与您最近的代理商，请致电罗宾康公司：021-58483308。
版本历史:
Version 1.0 4, 2001
Version 1.1 5, 2001
Version 1.2 5, 2001
Version 1.3 12, 2001
Version 1.4 2, 2002
Version 1.5 4,2002
Version 1.6
Version 1.7 6, 2002
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空冷型完美无谐波用户手册 目录
目 录
关于本手册
第一章：介绍
1.1. 完美无谐波变频器介绍
1.2. 硬件概述
1.3. 特性概述
1.4. 规格
第二章：硬件组成
2.1. 完美无谐波变频器硬件配置
2.2. 单元控制系统
2.3. 主控系统
2.4. 主电路
第三章：键盘和显示
3.1. 介绍
3.2. 键盘
3.3. 菜单描述
第四章：调试步骤
4.1. 简介
4.2. 通电前目视检查
4.3. 功率回路, 调制和旁路接触器测试
4.4. 开环测试模式下电机变频器不带电机测试
4.5. 开环测试模式下电机变频器带电机测试
4.6. 开环矢量控制模式变频器带电机测试
第五章：应用和操作事项
5.1. 简介
5.2. 旋转负载操作
5.3. 用户 I/O
5.4. 机械旁路
5.5. 快速旁路
5.6. 旁路时中性点漂移
5.7. 电源监视
5.8 电机热过载保护
5.9 工艺可用性
5.10 PID 控制器
第六章：原理
6.1. 简介
版本 1.8（902232） 罗宾康 iii
目录 风冷型完美无谐波用户手册
iv 罗宾康 版本 1.8（902232）
6.2. 主电路
6.3. 控制系统
6.4. 控制模式
6.5. 输入侧监视及保护
6.6. 变频器输出力矩限制
第七章：故障排除和检修维护
7.1. 简介
7.2. 故障和报警
7.3. 变频器故障
7.4. 单元故障/报警
7.5. 用户故障
7.6. 意外的输出状态
7.7. 变频器输入保护
7.8. 便携式单元测试仪
7.9. 功率单元的拆除
7.10. 检查
7.11. 备件的更换
第八章：安装与接线
8.1. 简介
8.2. 验收
8.3. 分开运输
8.4. 估计重量
8.5. 搬运
8.6. 定位
8.7. 将柜固定在地板和墙上
8.8. 安装冷却风扇
8.9. 用户接线
8.10. 紧固力矩
8.11. 绝缘电阻
∇ ∇ ∇
空冷型完美无谐波用户手册 介绍
1 第一章：介绍
本章主要内容：
• 完美无谐波变频器介绍
• 硬件概述
• 特性概述
• 规格
• 标准完美无谐波系统的公共规格
1.1. 完美无谐波变频器介绍
完美无谐波变频器是罗宾康公司设计制造的脉宽调制变频器系列。完美无谐波变频器系统
具有如下优点品质：提供纯净的输入特性，提供高功率因数，提供几近完美的正弦波输
出。
1.1.1. 纯净电源输入
完美无谐波变频器系列符合最严格的电压、电流谐波畸变标准 IEEE 519 1992 的要求，即
使在输入容量不大于变频器额定容量的情况下也能满足。该变频器系列能保护其它在线设
备（如计算机、电话、电子镇流器等）免受谐波干扰，同时能防止与其它调速装置发生串
扰。纯净输入特性使您无须费时、费力地进行谐波/谐振分析，也节省了使用谐波滤波器的
费用。图 1-1 为典型 6 脉冲、12 脉冲电流型变频器和完美无谐波系列变频器的输入波形。
输入电压
输入电流
输入电压
输入电流
输入电压
输入电流
典型 6 脉冲变频器输入波形 典型 12 脉冲变频器输入波形 完美无谐波系列变频器输入波形
图 1-1 谐波失真波形比较
（6 脉冲、12 脉冲和完美无谐波系列变频器）
输入电流的总谐波失真分别为 6 脉冲变频器 25%，12 脉冲变频器 8.8%，完美无谐波系列
变频器 0.8%。典型电源阻抗下对应的电压失真分别为 10%，5.9%和 1.2%。 * 以上比较采用的是典型的 1000 马力电流源变频器（6 脉冲和 12 脉冲模式）和完美
无谐波系列变频器运行于 1100kVA，5.75%阻抗的电源条件下。
1.1.2. 高功率因数和几近完美的正弦波输入电流
功率因数是有功功率占总视在功率的比值。功率因数通常用百分比表示。高功率因数变频
器（如 95%）利用输入线电流向电机提供有功功率的效果要比低功率因数变频器（如
30%）好很多。低功率因数变频器通常产生方波电流，这会引起谐波和其它相关的谐振问
题。
版本 1.8（902232） 罗宾康 1-1
介绍 空冷型完美无谐波用户手册
1 完美无谐波系列变频器获取几近完美的正弦波输入电流使得其功率因数在整个调速范围
内，无须使用外部功率因数补偿电容即可超过 95%。这样避免了功率因数低引起的罚款，
同时改善了电压状况。另外，配电柜、断路器和变压器不会因无功功率而引起过载。使用
标准感应电机，就能在整个速度范围内保持稳定的高功率因数，所以在低速应用场合使用
完美无谐波系列变频器收益更大。图 1-2 为完美无谐波系列变频器和典型相控可控硅整流
变频器的功率因数与速度的关系比较。
100
80
90
70
60
50
40
30
20
10 百分比速度
相控可控硅
整流变频器
完美无谐波变频器
20 27 33 40 47 53 60 67 73 80 87 93 100
图 1-2. 完美无谐波变频器和典型相控可控硅整流变频器比较
1.1.3. 几近完美的正弦波输出电压
完美无谐波系列变频器的设计使得变频器本身提供正弦波输出而无须使用外部输出滤波
器。这意味着变频器只产生极少的失真电压波形，其产生的电机噪声根本感觉不到。另
外，电机也不必降额使用（该变频器可应用于新的或已有的 1.0 利用率电机）。事实上，
完美无谐波变频器消除了变频器引发的使电机发热的有害谐波。同时，变频器引发的转矩
脉动也被消除（即使在低速范围），因此降低了机械设备的应力，共模电压和 dV/dt 产生
的应力也减至最小。图 1-3.为典型完美无谐波变频器的输出电流波形。
典型的相
输出电流
时间
图 1-3. 完美无谐波系列变频器几乎为正弦波的输出电流
1.2. 硬件概述
完美无谐波变频器柜体的配置根据变频器马力、单元数量和型号以及其它因素的不同而不
同。
1-2 罗宾康 版本 1.8（902232） 功率因数
空冷型完美无谐波用户手册 介绍
1
图 1-4. 典型的 4160V（左）和 6000V（右）完美无谐波变频器排列图
1.3. 特性概述
完美无谐波变频器的特性如下：
• 高效率
• 高可靠性
• 模块化结构
• 浪涌吸收器
• 光纤控制电路
• 软启动保护
• 多电机运行
• 无跳闸运行
• 双功能工作模式
• 欠压承受能力
• 旋转负载启动
• 快速功率单元旁路
• 计算机接口
• 功率单元自动监测
• 单元后备
• 串行通讯口
• 报表处理能力
• PLC 能力
• 键盘和信息显示
• 在线诊断
• 数字显示
• 高级诊断
• 电机参数自整定
• 工业标准通讯
• 双频制动
• 输入监测
1.4. 规格
表 1-1 列出了 NBH 空冷型完美无谐波变频器系统的公共电气和机械规格。完美无谐波变频
器的规格可能有所改变而恕不通知。
表 1-1. 标准完美无谐波变频器系统的公共规格
项目 描述
马力范围 0~3000hp
输入线电压 2.2 kV, 3.0 kV, 3.3 kV, 4.1 kV, 4.8 kV, 6.0 kV, 6.6 kV, 6.9 kV, 7.2 kV,
8.4 kV, 10.0 kV, 11.0 kV, 12.0 kV, 12.5 kV, 13.2 kV 和 13.8 kV.
版本 1.8（902232） 罗宾康 1-3
介绍 空冷型完美无谐波用户手册
1 项目 描述
输入电压允许误差 额定输出时为标称值的+10%， -5%
输入功率因数 负载超过 10%时 0.95
输出线电压 2.4 kV, 3.3 kV, 4.16 kV, 4.8 kV, 6.0 kV, 6.6 kV,
输出频率漂移 ±0.5%
速度范围 0.5-330 Hz（与电机有关）
过载能力 与所安装单元的类型及设置有关
加速时间范围 0.5-3200 秒（与负载有关）
输出转矩 额定转速下恒转矩。
柜体 NEMA 1 空冷型，IP31
环境温度 0-40°C
湿度 95% non-condensing 无冷凝
海拔高度 最大 3300 英尺。超过 3300 英尺时必须降额使用。
粉尘污染 <100 微米@6.5 毫克/立方英尺
气体污染 <4 PPB 活性卤化物和硫化物
∇ ∇ ∇
1-4 罗宾康 版本 1.8（902232）
空冷型完美无谐波用户手册 硬件组成
第二章：硬件组成
本章主要内容
• 完美无谐波变频器硬件配置
• 单元参数
• 单元控制系统
• 主控系统
• 电路
2
2.1. 完美无谐波变频器硬件配置
图 2-1 绘了典型的完美无谐波变频器的配置，每个变频器通常是由多部分构成的单柜。这
些复合部分如下所述，它们是：
• 变压器部分
• 用户 I/O 部分
• 控制部分
• 单元部分
变压器部分
进风口
（不要堵塞）
用户控制线和控制
电源部分
控制部分及到单
元柜的接口
风机
版本 1.8（902232） 罗宾康 2-1
硬件组成 空冷型完美无谐波用户手册
变压器部分
用户控制线和控制电
源部分
控制部分及与
单元部分的接
口
冷却部分分开以适应
较长的组合
2
图 2-1 典型的型完美无谐波变频器
2.1.1 变压器部分
完美无谐波变频器的变压器部分包括输入隔离变压器。输入电源线从这部分进入变频器，
到电机的输出电源线也从这部分引出。输入和输出电源线既可以采用上进线也可以采用下
进线。除带多绕组次级线圈的移相主电源变压器外，变压器部分还包括一或多个风机以使
变频器冷却。参见图 2-2. 电源部分的主要元件如图 2-3 示，在表 2-1 描述。
* 输入和输出线从变压器部分的顶部或底部进入。
风机
变压器部分
变压器
图 2-2 完美无谐波变频器的电源部分（典型）
2-2 罗宾康 版本 1.8（902232）
空冷型完美无谐波用户手册 硬件组成
表 2-1 变压器部分的安装接头和主要器件
项目 描述
L1, L2, L3 电源输入端子
T1, T2, T3 电源输出端子
T1 带多绕组次级线圈的移相变压器
T5 控制电源变压器
F24-F35 控制部分熔丝
F21, F22 风机熔丝
F4, F5 熔丝
BM1-BM5 风机电机接触器
CDS1 控制电源开关
RA1-RA4, RB1-RB4, RC1-RC4 输入和输出电压测量电阻
CT4, CT5 输出电流互感器
TB-120-CUS 用户接线端子排
METERING 仪表接线端子排
TB-ELV 低压接线端子排
2
版本 1.8（902232） 罗宾康 2-3
硬件组成 空冷型完美无谐波用户手册
2
图 2-3 变压器部分的安装接头和主要元件
2.1.2 用户 I/O 部分
完美无谐波变频器的用户 I/O 部分包括用户控制线、控制电源和风机控制连接用的端子
板。如果该变频器订购了可选的电机监测和电源测量仪表(PQM)选件，也安装在这部分。
参见图 2-4
* 特殊的用户 I/O 连接信息请参阅随变频器提供的图纸。
2-4 罗宾康 版本 1.8（902232）
空冷型完美无谐波用户手册 硬件组成
风机
版本 1.8（902232） 罗宾康 2-5
2
用户 I/O 部分
图 2-4 完美无谐波变频器的用户 I/O 部分（典型）
2.1.3 单元和控制部分（单元参数）
控制柜门可移开。控制部分包括主控器件。单元部分包括功率单元以及安装在柜顶的风
机。
罗宾康变频器系统提供 5 种基本单元型号（电流额定值），组合起来提供 3300VAC（3 单
元串联）,4160VAC（4 单元串联），4800VAC（5 单元串联）和 6600VAC（6 单元串联）
的输出工作电压。表 2-2 供与完美无谐波变频器所有单元组合相关的基本参数。
表 2-2 单元参数详述
每相单元
个数
线电压 (VAC) 变频器总单元数 功率范围(hp) 功率单元电流值
3 3,300 9 最大 1500 70A, 100A, 140A, 200A, 260A
4 4,160 12 最大 2000 70A, 100A, 140A, 200A, 260A
6 6,600 18 最大 3000 70A, 100A, 140A, 200A, 260A
分立的功率单元安装在单元部分。所有功率单元的机械和电气参数均相同，所以它们可以
方便地进行互换。每个单元包含自己的控制板用来与主控系统通过光纤进行通讯，该通讯
是单元与控制柜内的主控部分之间的唯一连接，因而每个单元与主控系统完全电气隔离。
参见图 2-5
硬件组成 空冷型完美无谐波用户手册
2
图 2-5 典型的单元
风机
控制部分
（后面） 单元部分
图 2-6 型完美无谐波变频器的单元部分（典型）
功率单元控制板上的开关电源取自变压器相应的三相次级。
每个功率单元的控制通过主控系统与每个功率单元内的单元控制/驱动板之间的光纤通讯完
成。
下面的表格给出了一体式完美无谐波变频器，常规配置时的长度和重量信息。
* 下列表格中给出的通风量信息和损耗信息代表最坏条件下的数值。实际数值随负载大
小、风机大小、单元型号和变压器型号的不同而不同。
2-6 罗宾康 版本 1.8（902232）
空冷型完美无谐波用户手册 硬件组成
表 2-3 3300VAC 单元参数：共 9 单元，3 个（630VAC）单元串联
马力 1 输入电流 2 输出电流 损耗 3 通风 4 长度 5 重量 6
200 33 70 20000 124.5 2540 2177
300 49 70 30000 124.5 2540 2177
400 64 70 40000 124.5 2540 2540
500 80 100 50000 124.5 2540 2812
600 96 100 60000 124.5 2540 2812
700 112 140 70000 124.5 2540 3402
800 128 140 80000 124.5 2540 3402
900 145 200 90000 249 3124 3402
1000 162 200 100000 249 3124 3629
1250 202 260 125000 249 3480 3856
1500 242 260 150000 249 3480 4082
2 表 2-4 4160VAC 单元参数：共 12 单元，4 个（630VAC）单元串联
马力 1 输入电流 2 输出电流 损耗 3 通风 4 长度 5 重量 6
300 38 70 30000 124.5 2,540 2315
400 51 70 40000 124.5 2540 2,315
500 63 70 50000 124.5 2540 2,633
600 75 100 60000 124.5 2540 2,996
700 89 100 70000 124.5 2540 2,996
800 101 140 80000 124.5 2540 3,496
900 114 140 90000 124.5 2540 3,496
1000 126 140 100000 124.5 2540 3,496
1250 160 200 125000 249 3480 4,313
1500 192 200 150000 249 3480 4,313
1750 224 260 175000 249 3480 4,540
2000 256 260 200000 249 3480 4,994
版本 1.8（902232） 罗宾康 2-7
硬件组成 空冷型完美无谐波用户手册
表 2-5 6600VAC 单元参数：共 18 单元，6 个（630VAC）单元串联
马力 1 输入电流 2 输出电流 损耗 3 通风 4 长度 5 重量 6
600 48 70 60000 249 3480 3,496
700 56 70 70000 249 3480 4,086
800 64 70 80000 249 3480 4,086
900 72 100 90000 249 3480 4,086
1000 80 100 100000 249 3480 4,722
1250 100 100 125000 249 3480 4,722
1500 120 140 150000 249 3480 5,584
1750 140 140 175000 249 3480 5,584
1750 140 200 175000 373.6 4369 5,675
2000 162 200 200000 373.6 4877 5,902
2250 182 200 225000 373.6 4877 5,902
2500 202 260 250000 373.6 4877 6,129
2750 222 260 275000 373.6 4877 6,356
3000 242 260 300000 373.6 4877 6,356
2
1 电机铭牌马力值应不超过变频器额定马力值。
2 变频器额定输入电流为变压器额定电流。
3 损耗单位为 BTU，基于每 100 马力损耗 3kW。 4 最小通风量单位为立方米/分钟。
5 代表最小排列长度，单位毫米，会有所变化。
6 表示所有柜组合的估计最小重量，单位千克，会有所变化。
所有完美无谐波系统的基本电气图都相似。根据工作电压要求，用不同数量的功率单元串
联工作以产生所需要的输出工作电压（参见前面的表格）。
2.1.4 功率单元旁路(选件)
作为选件，系统内的每个功率单元配备一只旁路接触器。如果功率单元发生故障，则变频
器主控板自动接通对应的接触器。一旦该接触器得电，损坏的功率单元就不再作为系统电
气的一部分，因而变频器可继续工作。
一旦功率单元发生故障并被旁路，系统控制自动进行补偿（中心点漂移）以保持电机电压
平衡。为了补偿跌落的电压，每相最多为 5 个 功率单元的系统可为每相配备一个额外的功
率单元（选件）。该 3 个备用功率单元用来补偿跌落的电压。如果没有配备备用功率单
元，则变频器将工作在稍低的输出电压，但是仍然提供全部额定电流。
功率单元旁路系统包括每个功率单元一个旁路接触器，一个接触器控制板（安装在功率单
元柜内）以及主控系统与接触器控制板之间的光纤连接。
2-8 罗宾康 版本 1.8（902232）
空冷型完美无谐波用户手册 硬件组成
2.2 单元控制系统
所有完美无谐波变频器功率单元的控制方式都一样。安装在输出功率单元内的单元控制/驱
动板通过光纤连接与控制柜内的数字调制器通讯。
所有板的控制电源由单元控制/驱动板上的开关电源提供。 2
单元
A1
单元
C1
单元
B1
单元
A2
单元
C2
单元
B2
单元
A3
单元
C3
单元
B3
单元
A4
单元
C4
单元
B4
单元
A5
单元
C5
单元
B5
单元
A6
单元
C6
单元
B6
控制机架上的光纤接口板
9 单元 12 单元 15 单元
以后扩展用
光纤接口板 光纤接口板
A1 B1 C1 A2 B2 C2 A4 B4 C4 A3 B3 C3 A5 B5 C5 A6 B6 C6
18 单元
图 2-7 18 单元 6.0kV 系统典型的连接图
2.3 主控系统
主控系统在控制柜内，由一个机架和几块控制板组成，参见图 2-8 机架由一个独立的电源
供电。控制的核心是微机板，微机板控制系统中每一块板的工作。
微机板上有闪存卡，在更换微机板的情况下可以将它从微机板上拆下来。闪存卡上包含所
有的参数信息以及变频器的系统程序，所以可以更换微机板而无须对变频器重新编程。
* 注意!!如果更换微机板，闪存卡必须移到新板上。见图 2-9
系统接口板收集变频器输入和输出反馈信号并把它们送到模数转换板。模数转换板以指定
的周期执行转换并将反馈信号的数字量值送到微机板，然后，微机板计算下一组要发送给
数字调制器的数值并发送出去。数字调制器然后决定每个功率单元的开关指令并编译成每
个单元的指令信息，然后，这些信息通过光纤接口板发送出去。
注意光纤接口板和光纤通道的数量随变频器中功率单元数量的不同而变化。
通讯板也示于图 2-8 该板提供到 Modbus 协议的直接接口，也可通过网络适配器板将其它
的工业网络接到变频器控制中。主控部分的典型原理图如图 2-10 示。
版本 1.8（902232） 罗宾康 2-9
硬件组成 空冷型完美无谐波用户手册
到旁路板的光纤电
缆
调制器板
光纤接口板
通讯板
微处理板
模数转换板
系统接口板
电源接线端
子
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