【国家标准(GB)】 交流电动机半导体变频调速装置总技术条件

中华人民共和国国家标准
交流电动机半导体变频调速装置总技术条件
General specificatlon for speed control asemblywithsemiconductor adjustable frequency for A. C. rnotor1主题内容与适用范围
本标谁规定了半导体变频调速装置的技术要求和试验方法。GB12668—90
本标准适用于利用改变频率和电压来控制交流电动机速度的半导体变频调速装置（以下简称装置)。
本标准不适用于无换向器电动机和特种用途(如电力机车、船等)的调速装置，2引用标准
GB 156额定电压
GB1980电气设备额定频率
GB2424.7电工电子产品基本环境试验规程振动（正弦)试验导则GB2681
GB 2682
电工成套装置中的导线颜色
电工成套装暨中的指示灯和按钮的颜色GB 2900. 1
电工名调术语：基本名词术语
电工名词术语变流器
GB 2900. 33[
GB 2900. 34
电工名词术语电气传动及其自动控制GB 3797
GB3859
电控设备第二部分：装有电子器件的电控设备半导体电力变流器
外壳防护等级的分类
GB4208
GB 4588. 1
无金属化单孔双面印制板技术条件GB4588.2有金属化单孔双面印制板技术条件GB7678半导体自换相变流器
ZB K62 001
电控设备无焊绕接连接一般要求及试验方法通用行线槽
JB2438
JB3975
3术语
圆铜导线用接线座基本标准
3. 1变频器 frequency canvettor转移电能并改变其频率的电能转换器。3.2直接交流变流器directa.c.convertor不带中间直流环节的交流变流器国豪技术监督局1990-12-29 批准1991-10-01实施
GB12668—90
3.3间接交流变流器indirect a.c。convertar具有中间直流环节的交流变流器。3.4电玉源逆变器voltagesource inverter由具有电压源特性的直流电源（或直流中间环节）供电，其输出特性对负载而言具有低的输出阻抗(至少在动态过程中如此)的一-种逆变器。3.5电流源逆变器currentsourceinverten由其有电流源特性的直流电源（或直流中间环节）供电，其输出特性对负载而言具有高的输出阻抗(至少在动态过程中如此）的一种逆变器。3.6谐波含量harmoniccontent
从非正弦周期函数中减去基波后所得的函数。3.7相对谐波含量relative harmonic content谱波含量的方均根值对非正弦周期量的方均根值之比。3. 8 -输出电压output voltage输出端子间的基波方均根电压。3. 9输出电流output current
流过输出端子的基波方均根电流。3.10效率efficiency
输出(有功)功率对输入(有功)功率之比。3. 11 输出频率cutput frequency输出基被电压的频率。
3.12额定输出频率rated output frequency在指定条件下，由制造厂规定的标称输出频率值。3.13输出频率调节范围regualting range of output frequency在指定条件下，调速装置的输出，使被控电动机，在持续输出转矩下稳定运行的频率范围。3.14频率分辨力frequancytesolution输出颊率可调变化的最小级差，3.15额率（速度）稳定精度frequency(speed）stableaccuracy在规定的条件范围（电源波动、负载变化、温度变化、时间范围）内，输出频率（速度）偏离规定值的相对差值。
3.16额定输山电压rated output valtage由制造厂规定的，与额定输出频牵相对的输出电压。3-17电源瞬态过电压supply transient aver voltage在逆变器未接入情况下，出现在逆变器接入处电源线间的瞬态电压峰值。3. 18额定连续输出电流rated continuous output current在规定的工作条件下，能够连续输出而不发生过流的最大方均根电流。注：装置的连续输出电流，睡常会高于装耳的题定输出电流。3. 19 短时过载电流 short-time overcurrent在规定的工作条件下，能够在较短时间(以秒或分钟计)内，超出额定输出的方均根电流。3. 20解态短路输出电流transient short-circuit output current在逆变器输出端子处发生短路时，流过短路点的瞬态电流。3.21定输入(输出)表观功率rated input(output)apparent power输人(输出)端子处，在额定颗率，额定输人(输出)电压和额定输入(输出)电流下的表观功率。3.22短时容量short-time volurneGB 12668—90
规定的短时(以分或秒计)输出的表观功率。3.23 压频比 voltage-to-freguency ratio输出电压的方均根值与输出颊率之比(记为/f）3.24不对称度asymmetry
负序分量与正序分量之比。
3.25负载功率因数load powet-factor负载有功功率与表观功率之比。3.26瞬时停电 instantaneous power interruptian供电系统从电压消失到恢复的电源瞬间故障。3.27电网换相line commutation借助电网提供换相电压的一种外部换相方式，3.28自换相sclf-commutation
借助变流器或电子开关内部元件提供换相电压的一种换相方式。3.29谐被滤被器harmonic filter借以减少流入电力系统某一部分的谐波电流，或降低加到电力系统某一点上的谐波电压的一种电设备。
3. 30关断间隔hold-off interval由阀的通态电流下降到零的瞬间起，到承受断态电压的瞬间止的时间间隔。3. 31 脉冲宽度调制(PWM)pulse-width modulation按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出值和波形的一种调制方式。3. 32脉幅度调制(PAM)pulke amplitude modulation按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度，以调节输出量值和波形的一种调制方式。3- 33变频调速装置speed contral assembly with adjustable fregueney以改变输出频率和输出电压控制交流电动机转速的由变频器供电的调速控制装置。4技术要求
4.1主要技术参数
4. 1.1输出容量
装置输出容量应在下列数值中选取：2,4,6,10,15,35,50,60,100,150,200,230,270,330,360,420,470,500 kV A.注：①附录 A推荐了380V.1G0kW及以下单台电动机与变题调速装叠间容量的匹配关系。②附录 B推荐了对多台电动机供电的装置与电动机间电流造配关系的计算公式。.1.2 额定输出电压等级
应符合 GB 156 的规定。
4.1.3额定输出频率与输出癫率调节范團额定输出频率应符合GB198的规定。对低于 50 Hz 的情况,由用广和制造厂协议供货。装置的输出频率调节范围，应符合产品标准的规定。4.2环境条件
4.2.1正常工作条件
4.2.1.1工作环境温度
装置工作环境温度的上、下限值，应从下列数据中选取：-10,-5,+5,+25,+40℃。
GB 12668—90
般推荐选用的工作环境温度：上限值为十40℃（24h内平均温度不超过十35℃），下限值为一5℃。对水冷装置,作环境温度下限值为十5℃。工作环境的温度变化，应不大于5℃/h。4.2. 1.2相对湿度
空气的最大相对湿度不超过90%(20℃）。相对度的变化率每小时不超过5%，且不得出现凝露。4.2.1.3气体污架
运行地点应无导电或密炸尘埃，无腐蚀金属或破坏绝缘的气体或蒸汽。4. 2. 1. 4振动
装置安装地点所允许的振动条件，振动频率严酷度等级为10~150Hz.振动加速度不大于5m/ss。当装置受安装地点振动而可能产生共报时，应对装置采取避开响应频率的措施。4.2.1.5海找
安装使用地点的海拔商度不超过1000m。4.2. 1.6交流输入电源
，电压持续波动不超过土10%；短暂波动不超过+15%～-10%；b、颊率波动不超过士2%颊率的变化速度每秒不超过士1%；注：频率的负波动和电压的正被动不能同时发生。c.相电源的负序分量不超过正序分量的 5%d.
电压的稳态相对谐波含量的方均根值不超过10%。其中任何奇次谐波均不超过5%，任何偶次谐波均不超过2%，短时(持续时间小于30s)出现的任意一次谐波含量不超过10%；e对图1所示出的交流电压缺口的深度i不应超过上作电压峰值ULwa的40%。缺口的宽度不应超过30电角度。缺口面积不应超过最大允许缺口宽度与最大允许缺口深度乘积的十分之一；图1
非重复和重复瞬态电压与工作电压峰值之比应符台：f.
式中，U*m
T作电压峰值，V；
非重复瞬态电压峰值，V：
重复瞬态电压峰值，V。
GB 1266890
非重复蜂值电压脉冲(见图 2)前沿时间为1 μs,宽度(幅度的一半处)为 3～300 μ之间。对装有独立变压器的装置，其瞬态电压的能量W,≤400SNJ)
式中： Sry—
变压器的额定容量,MV。A。
直接接入电网的装置，应采取浪涌抑制措施。4.2.1.7直流输入电源
电压波动范围为额定值的+5%～一7.5%，电池组供电时的电压波动范围为额定值（单个蓄电池的额定电压值与串联个数的乘积)的士15%；b直流电压纹波(蜂-谷值)不超过额定电压值的15%；能承受一定最反向(反馈)的电流：d.输人逆变器的过电压能量,在直流电源电压低于和等于 260 V时,应小于 4 J;在直流电源电压高于260V时，若可能产生过电压的能量大于4J时，用户在定货时应予说明。4. 2. 2非常丁作条件
对下列环境条件之一的情况，作为非常工作条件下的技术要求(在用户和制造厂的协议中规定)。8
非常的机械应力(如振动和冲击)：环境空气中含有过量的粉尘；
盐雾，滴水或有腐蚀性的气体，暴露在水蒸汽或油雾中；
暴露在有爆炸性危险的尘埃或气体中；暴露在有放射性的辐射中；免费标准bzxz.net
高温和高湿的使用环境；
温度波动超过5℃/h，相对湿度的变化率每小时超过5%：i.海拨高于1000 m，
GB 12668—90
j第4.2.1条所未包括的其它非常工作条件。4.3基本要求
4.3.1部件及辅件的一般要求
4.3. 1. 1元、器件、辅助件
装置上的元器件、电力变流变压器、电抗器、快速熔断器等，应符合相应标准的规定和安装规程。4.3.1.2印制电路板
应符合 GB 4588. 1和 GB 4588. 2 的规定。4.3.1.3指示灯和按钮的颜色
应符合GB2682的规定。
4.3.1.4接线辅件
应符合JB3975,JB2438和各辅件本身标准的规定。4.3.1.5导线及母线的颜色
应符合GB2681的规定。
4.3.1.6压接、焊接和绕接接线
压接、焊接接线的装配尺寸，应符合产品标准的规定。用于控制电路中的绕接接线应符合有关标准的规定。无焊接连接应符合ZBK62001的规定。4.3.2过载能力
在额定输出电流下连续工作时，允许施加非周期性过载：对额定容量小于或等于100kV·A的装置，过载能力为150%，1min；对额定容量大于100kV·A的装置，过载能力为130%，309。每次非周期过载的问隔时间，应在产品标准中规定，装置的过载能力应在规定的整个输出频率调节范围内和负载功率因数为0.8时测重，均能满足规定的过载要求。
对有特殊工作制要求的装置，由用户和制造厂协议供货。4.3.3额定输出电压
在规定的电源条件下，输出100%的额定电流时，装置应能保证输出额定电压。4.3.4.输出电压的不对称度
正常使用条件下,在整个输出额率调节范围内,各相负载对称情况下,输出三相电医的不对称度应不超过5%。
4.3.5额定输出频率
在指定条件下，额定输出频率，应符合产品标准的规定。4.3.6频率（速度)调节范围
产品标准中应规定频率（速度）调节范围。在调节范围内，被控电动机均能保持稳定的运行.在最低的输出频率时，应能持续地输出额定电流。在最高输出频率时，应能输出额定电流或额定功率。4.3.7频率(速度)稳定精度
产品标准中应规定出具体条件(如温度、电压、负载或时间等)的变化范并给出额定输出频率时频率（速度)的稳定度，其数值应优先在下列等级中选取：0. 05% ,0. 1%,0. 5%,1. 0%,1. 5%,2. 0%,2. 5%,5. 0% .对装置输出频率(速度)稳定精度有更高要求时，由用户和制造厂协议供货：4. 3. 8压频比
在正常工作条件下，压频比应符合产品标准规定。4.3.9效率
GB 12668—90
在输出额定电压、额定电流和规定的负载功率因数下，装置的效率应符合产品标准规定。4.3.10频率分辨力
在输出频率的调节范围内，题率分辨力应符合产品标准的规定。4.3.11起动特性和加速控制
在正常工作条件下，以电动机为负载时能连续5次正常起动，相邻两次起动的时间间隔，由产品标准或由用户和制造厂协议确定、对大容量的装置，可在安装后进行起动试验。起动加速时的加速度，转矩、电流和时间等由用户和制造厂协议确定。4.3.12制动与正、反转运行
装置对电动机作制动和正反转控制的性能应符合产品标准规定。4.3.13电气间与肥电距离
装置中各带电电路之间以及带电零部件与导电零部件或接地零部件之间的电气间和爬电距离应符合表1的规定。
额定绝缘电压，V
>60~250
>250~380
>380～500
>500~660
>660~750
>750~1[40
75~300
300450
>450~600
>600~700
700800
2800~1 200
额定电流≥63A
电气间源，mm
注，(1)表1中所列电压和电流均为必流方均根值或直流值，爬电距离，mm
额定电流≥63A
电气间，nm
②作为装盘组成邮件的电器元件及单元，其电气间瞻和电距离险符合相应标准规定。4.3.14绝缘电阻与介电强度
电距离，mm
带电电骼与地（外壳）之间的绝缘电阻，在环境温度为20℃和相对湿度为90%时，不小于1M2。绝缘电阻数据仅供介电强度试验前后作为辅助性判别。各带电电路对地（外壳）和彼此无电连接的电路之间的介电强度，应能耐受表2所规定的试验电压，持续时间为Imin。
额定缩缘电压矿
60~125
125~250
>250-500
4. 3. 15温升
装置内部各部位的温升，不应超过表3的规定。试验电压
20+1 000
部件与器件
电力半导体器件及其它电气元、器件连接于一般低压电器的
母线连接处的母线
连接于电力半导体器件
的母线连接处的母线
与半导体器件相接的塑料
绝缘导线或橡皮绝缘导线
4.3.16安全与接地
4. 3. 16.1接地
装置应可靠接地，
GB 12668—90
材料与被覆层
紫铜、无被聂层
紫制、撸锡
紫铜、键银
、超声波据锡
紫钢、无被覆层
紫、瓣
紫铜、嫂
铝、超声被携锡
温升，K
不超过相应标准的规定
可能触及的金属部件与外壳接地点处的电阻应不大于0.1只。接地导线须黄/绿相间的双色线。接地点应有明显的接地标志。
4.3.16.2防止触电的保护接地
装置应有防止触电的保护设施。金属结构体的架、门和盖等应可靠接地。接地点的导电截面应能满足表4的规定。
给装受惜电的主导线的截面积
4.3.76.3功能接地
装置中可设置保证预定功能(如抗干扰等)的接地。4.3.17保护
装置应设置过电流、过电压、欠电压和缺相保护；b.
装置应设置短路保护：
主接地点应有的藏面积
等于主导线的截面积
最小为主导线截面的50%，但不小于16mm
装置还可设置超频（超速）和失速保护，电力半导体器件的过热保护，以及瞬时停电等保护。各种保护的性能，应符合产品标准的规定。4.3.18噪声
在正常T作条件下，装置运行所发出的噪声应不大于80dB(A声级）。注1 对不需要经常操作,监视或维护的装置,经用户和制造厂协议,其噪声可高于上述数值,但不得高于 90 dB(^声级)。
4.3.19冷却
装置可采用自然冷却、强追风冷冷却、水冷冷却或其它介质冷却。采用白然冷却时散热器周围应留有足够的空间间距。采用水冷冷却时，管路需施加（40士5)kPa的水压，保持30min，应无任何渗漏现象。采用油浸冷却时，施加35±5kPa的油压，保持12h，应无任何渗漏和油箱变形现象。，4.3.20外壳防护
GB 12668-90
装置外壳的防护等级，一般应符合GB4208中的IP2X级的规定。4.3.21干扰与抗干扰
装置应能在4.2.1.6条规定的电源条件下正常工作，还应能承受一般环境下的电磁于扰。装置对电网产生的干扰应低于电网允许的干扰极限值。当装置对安装地点附近的弱电系统(例如通信系统)有可能造成干扰时，用户应在定货时提出，并在合同和有关技术文件中规定必须采取的措施。4.3.22输出电压相对谐波含量
在正常工作条件下，输出电压相对谐波含量应符合产品标准规定。4.3.23操作电路
装置应有正常操作程序（起动和停止），防止误操作和保障人身安全的操作电路。4.3.24控制单元
装置中的控制单元、插件，抽，应符合产品标推规定。需要更换的抽展、插件，应具有互换性。4. 3. 25显示
装应设有交流输出电压，输出电流和输出频率等参数的数据显示。其它有需要显示的参数,由用户与制造厂协议确定。
5试验方法
5.1绝缘电阻测定
作绝缘电阻测定的兆欧表，应符合表5所列等级规定。表5
颤定绝续电,正等级 [7]
>60~～250
>250~1000
测定时允许将某些元器件(如半导体器件、电容)短接或断开。兆欧表电压等级
测定应在电路与柜体的接地部件之间及彼此无电连接的导电部件之间进行。5.2介电强度试验
介电强度试验应在电路与接地部件间和彼此无电连接的导电部件间进行。试验时，所有电力半导体器件的端子应短接，印制电路板可以拔除。对有些因绝缘损坏会导致高电压进入低压电路的部件（如脉冲变压器、互感器等），应在试验时（或试验前）承受相应的试验电压。对绝缘材料的外壳，应在其相应部位敷以金属膜。试验电压应为工频正弦波，当因电磁滤波元件的存在而无法施加交流试验电压时，也可用直流电压进行试验。
试验时电压从零升到规定值的时间应不小于 10 s,保持规定的试验电压时间为 1 min。试验中未发现击穿闪络现象，即为合格
采用水冷的装置，介电试验应分两部进行，在无冷却水时，所加试验电压应符合本标准规定：在带冷却水时，所加试验电压应符合产品标准规定。出厂检验时，允许以施加1$试验电压值来代替。5.3轻载试验
对出广检验，轻载试验可在额定输入电压下进行。对型式检验，轻载试验应在最高和最低输入电压下分别进行。轻载试验时，负载电流一般以能满足检验要求即可。对于2kV·A及以下的装置，轻载试验可不进行。
5.4负载及过载试验
GB 1266890
试验时装置应接一额定负载（电动机或等效的模拟负载）。连续运行的时间不得少于20min。试验应在输人电压为95%、100%、110%额定电源电压下进行，此时装置应能输出额定电压、额定电流和额定频率。输入电压为90%时,应保证运行功能。5.5均压试验
均压试验可与轻载试验同时进行。试验方法按GB3797或GB3859规定进行5.6均流试验
均流试验可与负载试验同时进行。试验方法与均衡度计算，按GB3797或GB3859规定进行。5.7温升试验
温升试验的环境温度，应符合产品标准所选定的温度范围。试验应在最高输入电压，额定输出频率及额定电流下进行,还需要在最低输出率(5 Hz 以下)下进行一次试验。温度的测量应采用热偶法或其它经校验过的等效方法。测试应以实测数的平均值作为测定数据。测试点的确定应符合产品标准规定。试验应有足够的时间，以使温升达到稳定。温升试验可与负载试验同时进行。5.8定输出电压试验
输出电流为100%的额定输出电流，输出额率为额定输出频率时，当输入在95%～110%额定电压范围内变化，分别測出输出电压。5.9输出电压不对称度试验
在所规定的电源与负载条件下，测量三相输出逆变器各相的电压，并按图3计算不对称度。0
图中A,距和CA为所得的三相线电压,O 和P是以CA为公共边所作的两个等边三角形的两个顶点。电压不对称度为：
式中：K——输出电压不对称度；i,-—输出电压的正序分量，V；心h—-输出电压的负序分量,V。5.10输出电压的相对谐被含量试验GB12668—90
-（4)
在规定的输入电源条件，以及轻载和连续额定负载或规定负载电流下，用频谱分析仪测定基波和各次谐波的方均根值，由输出电压的总方均根值和滤去基波后的总谐波电压确定相对谐波含量。波形分析可以用题谱分析仪，也可用带有抑制滤波器和带通滤波器的宽频带电压表。若无特殊说明，本试验在具有规定功率因数的模拟负载下，测量电压的谐被含量。5. 11压频比(0/r2试验
电源电压为95%～110%额定值，当输出额定电流时，测量输出频率调节范围内不同频率下的输出电压,并作出输出电压与输出频率的特性曲线（-f）。5.12额定输出频率试验
电源电压为95%～110%额定值，输出为额定电流时，测量输出频率值。5.13频率(速度)调节范围试验
电源电压为95%～110%额定值，输出为额定电流时，测量输出频率的上限值和下限值孔，按（5)式计算输出频率（速度）调节范围。输出频率(速度）谢节范围=会
5.14率(速度)稳定精度检验
（5）
接产品标准规定的试验条件变化范围和试验时间，以一定的时问间隔对额定输出频率f测量若干个值，取其中最大值fnm和最小值frmi按(6)式计算频率（速度）稳定精度。fiam - fnaln × 100%
频率（速度）稳定精度一
fhHmur + fNmln
5-15频率分辨力检验
在环境温度为15~35℃条件下，电源电压在95%~110%额定值范围内，在整个输出频率调节范围内以最小级差改变输出颊率，记录其相邻两个题率之间增量的最小值，即为频率分辨力。5.16连续运行试验
按GB3797标准规定进行。
5.17抗干扰试验
在进行装置主电路抗电源干扰试验时，应在装置主电路输入端上送加一个第4.2.1.6条中图2所示参数的非重复瞬态电压脉冲：脉冲幅值，ULsm*=2.50cwm
脉冲宽度:t=3～300 μ;
脉冲上升前沿时间:4=1 μ
瞬态电压能量：W,=400Sz。
其中：UusM
非重复瞬态电压峰值，V
工作电压峰值，V：
W—瞬态电压能量,J；
一变流变压器的额定容量，MV·A。SN
通常，非重复瞬态电压脉冲只施一次，检测和记录所需波形和数据.在这种下扰条件下，装置的各种动作、功能及程序均应正确无误。GB 1266890
在进行装控制电路抗电源干扰试验时，应在控制电源的输入端上选加一个具有下述参数的尖脉冲电压：
脉冲幅值：1000V
脉冲宽度;0. 1~2 μs
脉冲周期:20 ms
尖脉冲施加时间不小于30 mn，在这种干扰条件下,控制单元的动作,功能及程序均应正确无误。5.18保护性能检验
按产品标准规定进行。
5.19噪声测定
按GB3797标准规定进行。
5.20运输试验
按 GB 3797 标准规定进行。
6检验规则
6.1检验分类
装置的检验包括出厂检验、型式检验（型式试验）。6.1.1型式检验
型式检验是用以验证被试装置是否符合本标准的规定。型式检验应在一台装置样品上，或在按相同（或类似)设计而制造的多台装置或部件上进行。检验可以在同一型式的不同样品上进行。进行型式检验时，若发现任一项不合格，则应进行反修复检。复检仍不合格，则判为该装置的型式检验不合格，
凡具有下列情况之一的装置，应进行型式检验：a.
新产品或老产品转厂生产的试制定型鉴定；正式生产后，如结构，材料、工艺有较大改变，可能影响产品性能时；正常生产时，定期或积累一定产基后，应周期性进行一次检验；产品长期停产后，恢复生产时，d
出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时；国家质量监督机构提出进行型式检验的要求时。6. 1. 2 出厂检验
出厂检验是用以检验器件、材料、工艺上的缺陷和产品是否达到技术标准的规定。逐台装骨都要进行出厂检验。
在出厂检验的过程中，荠任意一项不合格，均判为该装置不合格。6.2检验项目
装置的出」检验、型式检验项目及有关的检验要求见表6：
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