高壓變頻
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高壓變頻范文第1篇
中圖分類號：TN773 文獻標識碼：A 文章編號：
一、前言
本文筆者試著從高壓變頻器的基本概述進行分析，并進一步分析了高壓變頻器的工作原理以及其應用，希望筆者的分析，對于高壓變頻器的發(fā)展具有一定的作用。
二、高壓變頻器概述
高壓變頻器是采用若干個變頻功率單元串聯(lián)的方式實現直接高壓輸出。在變頻器中，由多個低壓單元串聯(lián)連接，構成驅動系統(tǒng)的高壓輸出。基于這種拓撲結構，使得高壓變頻器具備了在維護、功率品質方面的優(yōu)點，另外變頻器通過快速功率單元旁路，是系統(tǒng)的可靠性大大增加。該變頻器具有對電網諧波危害小，輸入功率因素高，無需采用輸入諧波濾波器和功率因素補償裝置。輸出波形質量好，不存在諧波引起的電機附加發(fā)熱和轉矩脈動，噪音，輸出dv/dt，共模電壓等問題，不必設置輸出濾波器就可以用于普通的異步電機。
傳統(tǒng)的變頻器擁有5個獨立部件，即輸入濾波器、功率因數補償、隔離變壓器、逆變裝置和輸出濾波器。而無諧波高壓變頻器完美的輸入/輸出特性，因此其內部僅需隔離變壓器和變頻器兩個主要部件。與普通采用高壓器件直接串聯(lián)的變頻器相比，由于采用整個功率單元串聯(lián)，器件承受的最高電壓為單元內直流母線的電壓，可直接使用低壓功率器件，器件不必串聯(lián)，不存在器件串聯(lián)引起的均壓問題。功率單元中采用的低壓IGBT功率模塊，驅動電路簡單，技術成熟可靠。功率單元采用模塊化結構，同一變頻器內的所有功率單元可以互換，維修業(yè)非常方便。由于采用功率單元串聯(lián)結構，所以可以采取功率單元旁路技術，當功率單元故障時，控制系統(tǒng)可以將故障單元自動旁路，采用中心點漂移技術，變頻器仍可降額繼續(xù)運行，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。
三、高壓變頻器的工作原理
1、移相式變壓器
移相變壓器的副邊繞組分為三組，構成X脈沖整流方式；這種多極移相疊加的整流方式可以大大改善網側的電流波形，使負載下的網側功率因數接近1。另外，由于副邊繞組的獨立性，使每個功率單元的主回路相對獨立，這樣大大提高了可靠性。
2、智能化功率單元
所有的功率模塊均為智能化設計具有強大的自診斷指導能力，一旦有故障發(fā)生時，功率模塊將故障信息迅速返回到主控單元中，主控單元及時將主要功率元件IGBT關斷，保護主電路；同時在中文人機界面上精確定位顯示故障位置、類別。在設計時已將一定功率范圍內的單元模塊進行了標準化考慮，以此保證了單元模塊在結構、功能上的一致性。當模塊出現故障時，在得到報警器報警通知后，可在幾分鐘內更換同等功能的備用模塊，減少停機時間。
6kV電網電壓經過副邊多重化的隔離變壓器降壓后給功率單元供電，功率單元為三相輸入，單相輸出的交直流PWM電壓源型逆變器結構，相鄰功率單元的輸出端串聯(lián)起來，形成Y接結構，實現變壓變頻的高壓直接輸出，供給高壓電動機。6kV電壓等級的高壓變頻器，每相由六個額定電壓為600V的功率單元串聯(lián)而成，輸出相電壓最高可達3464V，線電壓達6000V左右。改變每相功率單元的串聯(lián)個數或功率單元的輸出電壓等級，就可以實現不同電壓等級的高壓輸出。每個功率單元分別由輸入變壓器的一組副邊供電，功率單元之間及變壓器二次繞組之間相互絕緣。二次繞組采用延邊三角形接法，實現多重化，以達到降低輸入諧波電流的目的。6kV電壓等級的變頻器，給18個功率單元供電的18個二次繞組每三個一組，分為6個不同的相位組，互差10度電角度，形成36脈沖的整流電路結構，輸入電流波形接近正弦波，這種等值裂相供電方式使總的諧波電流失真大為減少，變頻器輸入的功率因數可達到0．95以上。
3、雙DSP控制系統(tǒng)
主控器的核心為雙DSP的CPU單元，使指令能在納秒級完成。這樣CPU單元可以很快的根據操作命令、給定信號及其它輸入信號，計算出控制信息及狀態(tài)信息，快速的完成對功率單元的監(jiān)控。
4、GPRS遠程監(jiān)控
通過FTU配網裝置，將采集到的'實際頻率'、'定子電壓'、'定子電流'、'壓力'以及系統(tǒng)運行的狀態(tài)量和報警信息等等數據，利用GPRS網絡發(fā)送到后臺服務器，后臺服務器可根據所收到的數據信息的分析結果作出相應的處理操作，包括監(jiān)測工作狀態(tài)、系統(tǒng)運行參數、電流、電壓的超標報警，這樣就可以對現場進行實時監(jiān)控，以確定安全情況和運行情況。大幅提高了系統(tǒng)運行的可靠性、操作方式更加靈活、同時也減少了維護費用。
四、高壓變頻器在電廠的應用分析
1、選擇合適的高壓變頻器類型
目前，結合電廠負荷實際情況做好選型工作是使用高壓變頻技術最重要的一步。工程實踐中，通常選用高―低―高型變頻器以及直接高壓型變頻器中的三電平方案和單元串聯(lián)多電平方案。
①負載容量小于500 kW這個容量范圍的變頻器占全廠總負荷比例較小，無論是老設備改造還是新建的項目，當諧波并非主要問題時，完全可以采用6脈沖（或者12脈沖），價格低廉，投資回報快，相比之下如果采用變頻器，由于系統(tǒng)結構的原因，單位價格（元/kW）非常高，有些大材小用。當然更為理想的是能夠采用扃―中方案，變頻器直接驅動690VAC電機，系統(tǒng)效率和應用效果都能處于最佳。
②負載容量在500 kW-800 kW之間此段容量的高壓變頻器既可以采用高―低―高方案，也可以采用直接輸出高壓方案，這就需要用戶對裝置性能、諧波影響、裝置尺寸、安裝場地、投資運算、使用維護等多方面綜合進行評估。通常情況下，對于新建項目，采用高―中方案，變頻器直接驅動690VAC電機，整個系統(tǒng)的綜合性能價格比較高，而對于老設備改造項目，如果原有電機不做改動，那么采用三電平電壓源型高壓變頻器和單元串聯(lián)多電平型高壓變頻器比較合適。
③負載容量在800 kW以上800 kW以上的高壓變頻器負荷容量相對較大，對于高―低―高或高―中方案來說，690VAC部分的輸出電流比較大，截面積較大的輸出電纜不便于鋪設和連接，因此適宜選用直接輸出高壓型方案，建議采用三電平電壓源型高壓變頻器或者單元串聯(lián)多電平型高壓變頻器。
2、實際應用中的問題與對策
高壓變頻器是集電力電子技術和控制技術為一體的大型電氣設備，實際應用中可能碰到各種具體問題需要采取不同對策，以保證設備長期可靠運行。
1）變頻器散熱無論是哪種形式的高壓變頻器，其正常發(fā)熱量大約為容量的4%-6%。對于安裝場所來說，必須做好通風散熱，過高的環(huán)境溫度會使變頻器輸出功率降低，并加速電子元件的老化，影響變頻器使用壽命，因此建議給變頻器加裝通風散熱風道或加裝空調。
2）變頻電機普通電機通過自有的風扇冷卻，但在變頻調速過程中其冷卻效果隨著電機轉速降低而下降，對于長期運行在較低頻率且需要輸出較大轉矩的場合，應當考慮采用獨立電源供電的變頻電機。
3）變壓器幾乎所有形式的高壓變頻器都有進線變壓器，如果采用干式變壓器放置在配電室內，最好能配置柜體，并考慮散熱。
4）控制電源某些品牌高壓變頻器需要低壓控制電源，建議對控制電源增設UPS保證可靠供電，防止因控制電源故障導致變頻器跳閘。
5）旁路刀閘切換對于重要場合的負載，建議增加工頻旁路，可以采用簡單可靠的旁路刀閘（3只刀閘）配置成切換柜，3只刀閘間建立相互聯(lián)鎖的關系，當變頻器故障跳閘后通過刀閘切換，使工頻電網直接驅動電機運行。
五、結束語
綜上所述，高壓變頻器是隨著現代科技的不斷發(fā)展而逐漸發(fā)展起來的，其對于我國相關領域的發(fā)展具有十分重要的作用，因此，我們需要不斷的加強對其的研究和分析，促進其更大的發(fā)展。
參考文獻：
[1]劉鳳袖 高壓變頻器在廣州發(fā)電廠給水系統(tǒng)改造中的應用華南理工大學2012-04-01碩士
高壓變頻范文第2篇
關鍵詞：高壓變頻技術 調速 電廠 節(jié)能
中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（c）-0137-01
變頻調速技術及裝置在我國有著突飛猛進的生長，由于變頻調速在頻帶領域、動態(tài)相應、低頻轉矩、轉差賠償、功率因數、效率等方面是過去的交換調速方法無法比擬的，因此在眾多行業(yè)有了遍及的應用，并且在節(jié)省能源、改造工藝、提高生產效率等方面發(fā)揮了巨大作用，取得了巨大經濟效益。
當前，變頻調速技能在高壓大容量的傳動中所應用有兩個重要難題：一個是我國的高壓大容量的變頻調速技能的成本高、難度大、含量也高，但通常風機水泵等節(jié)能調速的裝置要求高回報低投入，從而導致了經濟的難題；二是我國的發(fā)電廠中的大功率的電動機供電的電壓高，然而變頻器的開關器件耐壓水平比較低，造成電壓搭配上難題。這兩個方面攔阻了高壓大容量的變頻調速技能的推廣應用，因此怎樣管理高壓供電和用高技能生產出低成本的變頻器是當前相關行業(yè)的競爭熱點。
1 幾種高壓變頻器的種類
1.1 高一低一高式高壓變頻調速體系
這種方案的結構是由于受功率元件耐壓級數的限定而推出的。電流型變頻器是構成這種高壓變頻調速體系的重要元素之一，但是，這種電流型變頻器在使用中存在一些問題和缺點，它所構成的高—低—高式高壓變頻調速體系逐漸落伍，并產生了一些不安全因素，帶來了安全隱患。為管理這一問題，根據國家經貿委下達的高壓變頻調速技能創(chuàng)新項目，開發(fā)成了使用電壓型變頻器構成的高—低—高式高壓變頻調速體系。它具有如下優(yōu)點：（1）它不受電機電壓的限定，使用靈活。（2）具有較高的可靠性。（3）投資較少，成本低。（4）原有的老電機不需調換，避免不必要的浪費。經過一段時間的檢驗，本體系至今運行非?？煽浚?，而且操作方便、性能精良、節(jié)能效果顯著，這也是國內第一臺接納電壓型變頻器構成的高—低—高式高壓變頻的調速體系，它曾被國家經貿委向導譽為是經濟實用、運行可靠的高壓變頻的調速體系。
1.2 高一高式高壓變頻器
這種高—高式的高壓變頻器是高壓電源經高壓開關柜送至輸入變壓器，該變壓器可以起降壓作用，也可以起斷絕作用。再經變頻器變頻變壓后，直接供電給高壓電動機的定子。這種高壓變頻調速體系主要有以下四種。
（1）多電平式（常用的有四電平）（IGBT）。
這種高壓變頻器的代表應是AISTOM公司生產的AISPAVDM6000系列高壓變頻器，這種高壓變頻器技能先進。其輸出波形非常靠近于正弦波，可實用于平常感觸電機和同步電機調速，而無需減少容量；沒有dv/dt對電機絕緣等的粉碎，電機沒有分外的溫升，是一種技能先進的直接高壓變頻器。而且這種結構可使體系大量使用直流母線方案，為了達成今多臺高壓變頻器內部的能量相互交換；體系構也很易于維護、簡單、可靠。
（2）功率元件（SCR、GTO、SGCT）串聯(lián)式。
使用SCR串聯(lián)式，如俄羅斯的電力科學研究院研制3TBA系列，愛色尼亞ESTEL公司生產的ATVE系列的高壓變頻器，烏克蘭也生產這種變頻器，這是最早提供市場的直接高壓變頻器。美國ROCKWELL自動化AB公司接納GTO或SGCT串聯(lián)作為逆變器功率元件，并接納PWM控制技能，使這種直接高壓變頻器有了很大改造和生長，比如Bulletin1557系列（GTO串聯(lián)）和改造型產品PowerFlexTM7000系列（SGCT串聯(lián)）的高壓變頻器即是這種高壓變頻器的代表。其技能先進，在發(fā)電廠己有應用。
（3）單相逆變器串聯(lián)式。
這種類型的高壓變頻器同樣屬于高壓變頻器的一種范例，也可以稱之為“多電平高壓變頻器”。該高壓變頻器最早是被美國的ROBICON公司提出的，隨后意大利的ANSALDO公司、日本的日立公司也開展出了這種類型的高壓變頻器，二種高壓變頻器的電路結構幾乎一樣。在我國也已經有了一些公司開發(fā)研究出了這種電路結構的高壓變頻器，比如先行新機電公司、利德華福公司、北京金自天正智能控制股份有限公司、東方凱奇公司等。
（4）中點箝位式（三電平式）（GTO、IGBT）。
這是近幾年生長起來的一種直接高壓變頻器情勢，如SIEMENS公司的使用IGBT功率元件的SIMOVERT MV系列的三電平高壓變頻器，ABB公司使用IGCT功率元件的ACSl000系列的三電平高壓變頻器，GE公司接納GTO和IGBT功率元件的三電平高壓變頻器等。但到現在，它們都只能生產4 160 V以下的高壓變頻器，而6000 V以上的高壓變頻器仍需如高—低—高式那樣使用升壓變壓器升壓。
2 結語
（1）使用變頻調速后，電機可以軟起動，起動電壓降淘汰，大幅度減弱了對電網的打擊。
（2）電廠體系運行時，泵/風機使用變頻變流量體系方案，節(jié)省能源，確切可行，效果顯著，尤其是實用于負荷相差較大的體系。
（3）使用變頻調速裝置時，需明白全部風機應同時到場變頻調理，并對有關資料舉行闡發(fā)核對，確保電網的有效可靠。
（4）使用變頻調速技能后，由于電機、風機的轉速大幅減少，減弱了機器摩擦，延伸了設置裝備部署的使用壽命，減少了設置裝備部署的維修費，同時也減弱了風機的噪音。
參考文獻
高壓變頻范文第3篇
關鍵詞：HIVERT 高壓變頻器、甲醇、節(jié)能。
中圖分類號：TN77
1、引言
隨著國家經濟的高速發(fā)展，國內各類能源消耗增大，使能源供應緊張。據不完全統(tǒng)計，中國發(fā)電總量60%以上消耗在電機上，而高壓電機約占一半以上，同時，高壓電機中通過70%拖動的負載是風機、泵類、壓縮機，其中真正用到的只有50%左右，另外50%左右的高壓電動機處在浪費能源的運行狀態(tài)，從目前高壓變頻器在一般應用中，平均節(jié)電可達30%，其中高壓變頻器在風機、水泵類的應用已經深入甲醇行業(yè)，節(jié)能效果已深入人心。
2、項目和現場工藝介紹
平煤藍天化工中原甲醇廠是年產40萬T的國內第一套投產的甲醇裝置，采用天然氣前補碳的蒸汽轉化，臥式合成塔低壓合成和三塔精餾的技術；其中高壓給水泵正常運行生產時，出口閥門控制到20%（關）左右，就能滿足要求；同時，轉化爐鼓風機正常情況，出口擋板處在50%左右就達到了要求，可以看出它們都有較大的節(jié)能空間。我廠為響應國家號召，以追求資源利用的最大化和污染排放的最小化為目標，努力發(fā)展低碳和節(jié)能經濟。為了優(yōu)化工藝和節(jié)能減排，公司引進高壓變頻調速技術對我廠電機進行變頻節(jié)能改造最終通過技術對比，選用由北京合康億盛變頻科技股份的公司生產的HIVERT通用高壓變頻調速系統(tǒng)如圖1。
3、高壓變頻調速系統(tǒng)介紹
3.1高壓變頻器的基本要求
根據生產要求，需要高壓變頻器所有控制點進入DCS系統(tǒng)，實現自動控制調速。同時，要求變頻器具有重載啟動，變頻運行與工頻運行聯(lián)鎖動作等功能，還需要變頻器具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，滿足高壓電網要求的較低諧波和無功水平。
3.2高壓變頻器原理
HIVERT通用高壓變頻器一般由主電路、功率單元和控制系統(tǒng)組成。（如?圖2）
HIVERT高壓變頻器每相由多個功率單元串聯(lián)而成，各個功率單元由隔離變壓器提供獨立移相電源，通過改變串聯(lián)單元數量，可以很方便地得到不同電壓等級的輸出，而不受功率器件耐壓的限制。中原甲醇廠10KV變頻器的每相由9個功率單元組成，共計27個，功率單元額定電壓為690V，工作電壓為640V，串聯(lián)后相電壓為5760V.（如圖3）
功率單元原理見（圖4），輸入電源端R、S、T接變壓器二次線圈的三相低壓輸出，三相二極管全波整流為直流環(huán)節(jié)電容充電，電容上的電壓提供給由IGBT組成的單相H型橋式逆變電路。
3.3 HIVERT高壓變頻器的設計規(guī)范及特點
（1）、采用自主研發(fā)的空間矢量控制正波PWM調制技術，精度高、響應快，性能優(yōu)越；LCD全中文操作畫面，運行一目了然。
（2）、輸出電壓具備AVR（自動調節(jié)）及0HZ輸出功能，防止高電壓損壞電機絕緣，啟動力矩大，適合啟動力矩高負載。
（3）、轉速（飛車）啟動和瞬時停電功能，適用于我廠可靠性和連續(xù)性要求較高的工況；對電網無諧波污染，功率因數高。
（4）、電源輸入、輸出符合最嚴格的IEEstd519-1992和GB/T14549-1993標準，無需單獨安裝輸入濾波器，系統(tǒng)功率因數高，無需功率因數補償裝置，可有效減少無功輸入，降低輸入容量。減少本廠電網增容費用。
4、節(jié)能改造的收益
（1）、改造前電機各項參數
根據圖表數據記錄，變頻改造前，高壓給水泵電機運行功率為：599KW，變頻裝置投入后，高壓給水泵電機運行功率為401KW，頻率為：41HZ，變頻運行后，減少輸入功率為198KW，按每天24小時，電價0.55元/度，一年運行330天計算，每年節(jié)約電費約為：198*24*0.55*330=86萬，表-1，表-2為平煤藍天化工中原甲醇廠生產線中的高壓給水泵和空氣鼓風機A＼B上變頻器前后的運行與節(jié)能情況。
由上面運行記錄數據分析，在HIVERT高壓變頻器投用情況下，按每天24小時，電價0.55元/度，一年運行330天計算，每年節(jié)電量約為：3096720KW.H；節(jié)約電費約為： 170.3萬元，節(jié)能經濟效益顯著。
5、HIVERT高壓變頻器投用后的其他影響
（1）、改善了我廠工藝，調節(jié)精度提高；變頻器投用后可以平滑的調量和調節(jié)水量。
（2）、延長了電機等設備的使用壽命，實現軟啟動和軟制動，減少對電機的各種沖擊，延長電機定子、轉子等電氣和機械的壽命。
（3）、變頻器投用功率因數提高，減少無功補償裝備的投入，減少企業(yè)的費用。
6、結束語
在平煤藍天化工中原甲醇廠投用HIVERT高壓變頻器以來，不僅改善和優(yōu)化了工藝，同時也降低了設備的維護費用，取得了良好的經濟效益；達到了節(jié)能降耗的目的，也為下一步企業(yè)的節(jié)能改造創(chuàng)造了好的基礎。
高壓變頻范文第4篇
【關鍵詞】 高壓變頻器 煤氣加壓機 經濟效益
1 引言
西區(qū)能源中心混合煤氣加壓機設計4臺，開3備1，單臺流量60000立方米每小時，單臺電機功率630千瓦，運行效率85%。由于混合煤氣外送量受用戶用量和煤氣產量的制約，波動頻繁，管網壓力波動大，以前的調節(jié)方式為進口閥門加回流閥調節(jié)模式，該種方式調節(jié)跟蹤慢，同時浪費大量電能。經過論證決定進行變頻改造，在保留原有控制方式的基礎上加裝變頻控制，通過調節(jié)電源頻率改變加壓機的轉速。
2 變頻必要性
（1）混合煤氣因熱軋加熱爐全自控燒爐，煤氣用量波動較大，煤氣量和壓力的波動只能通過大回流調整，調節(jié)跟蹤慢。（2）混合煤氣加壓機負荷變化，只能通過加大回流調整，造成電量大量浪費。（3）負荷變化大時，若調整不及時，造成加壓機振動，嚴重時造成設備損壞。（4）調整不及時或調整不了時，只能通過開停機來實現，造成開停機次數多，不利于設備穩(wěn)定運行。
3 現場工藝要求和改造方案
（1）變頻裝置與電動機的連接方式如圖3-1，其中J1、J2和J3為真空接觸器，K1、K2為隔離刀閘。變頻運行時，J1和J2閉合，J3斷開；工頻運行時，J3閉合，J1和J2斷開。變頻器異常時，J1和J2自動斷開，同時J3自動閉合，自動切換到工頻運行。K1、K2的作用是保證機組旁路工頻運行時檢修變頻器形成明顯的斷開點，保證設備及工作人員的安全。電機故障跳閘時，可聯(lián)跳J1或J3，并將故障信號送至plc報警。
（2）合閘回路中串聯(lián)一個變頻器發(fā)出的“合閘允許”信號，以保證加壓機需要在變頻狀態(tài)運行時，變頻器在具備上電條件后才能閉合上級進線開關?？偺l回路中并接一個變頻器發(fā)出的“事故跳閘”信號，以保證在變頻器系統(tǒng)出現嚴重故障或者檢測到現場需要停機的事故后，能夠及時聯(lián)跳上級進線開關。
（3）變頻器組整流變壓器一次側繞組或一次側進線電纜的短路故障時開關必須立即跳閘，保護動作電流整定值保證躲過整流變壓器空載合閘勵磁涌流而不跳閘，本機設置在整流變壓器額定電流的8倍。變壓器二次側故障保護采用延時跳閘方式，當變壓器二次側繞組、變壓器二次側與各單元箱相連的電纜以及單元輸入整流橋的短路故障時可跳開進線開關。保護延時短，時間整定應設置足夠長以保證變壓器在勵磁涌流期間不發(fā)生跳閘，動作電流整定值設置為整流變壓器額定電流的2倍，保證出現整流變壓器二次側故障時，在500ms內跳閘。
（4）外部信號線路與plc系統(tǒng)連接的信號線路、遠控信號線，各種傳感器的輸入/輸出線、各種測量信號線等控制電纜選用全屏蔽電纜，控制線與電源線分開走線，保證各種信號線工作正常不會受到各種電磁干擾。
（5）變頻器控制實行壓力PID閉環(huán)控制，實時跟蹤，在20秒時間內跟蹤20HZ調節(jié)。同時變頻故障情況下通過旁路使用原有控制，保證運行的穩(wěn)定可靠性。變頻器具有本地面板控制功能和遠方控制功能，兩種控制功能具有轉換開關和轉換鍵，變頻裝置預先設定運行參數，當變頻裝置設定為就地運行時，能屏蔽外部輸入，按預定參數運行。
4 變頻改造后的效果
4.1 生產工況明顯改善
邯鋼西區(qū)能源中心混合煤氣加壓機變頻器自改造投運以來，運行穩(wěn)定，狀況良好。運行電流較改造前平穩(wěn)很多，轉速波動也較以前大大減少。煤氣柜中控操作更加方便，通過對變頻器的調節(jié)能很好的控制其他工藝參數，調節(jié)精度也明顯提高，間接地增強和提高為熱軋等用戶供氣質量。
4.2 經濟效益顯著
混合煤氣加壓機節(jié)約電能在現運行方式下可節(jié)約40%--75%，即每臺每小時可節(jié)約電能：210KWH，按年運行7000小時計算，年節(jié)約電能：210*7000=1470000KWH。
5 結語
ZINVERT高壓變頻器投入運行后，設備運行情況及運用變頻器后經濟效益顯著，非常適合在風機、泵類等通過調速控制，大量節(jié)能的負載場合使用，值得推廣。
參考文獻：
[1]ZINVERT系列高壓智能節(jié)能系統(tǒng)用戶手冊.
高壓變頻范文第5篇
【關鍵詞】高壓變頻軟啟動；一拖二變頻器；勵磁裝置
引言
鞍鋼煉鐵總廠新燒分廠2#燒結機于1989年投產，主抽風機風量為23000m3/min，配電機為7600kW。在實際運行過程中，由于主抽風機配電機功率偏小，啟動困難，且電機經常過載，影響燒結生產的穩(wěn)定運行。特別是近幾年，因電動機老化，原有引進的模擬系統(tǒng)啟動裝置不穩(wěn)定，發(fā)生電動機啟動不了，甚至燒毀現象。本項目為現有風機主電機和變頻裝置更新改造，在原有土建基礎不動的前提下更換主電機為8000kW和一套電壓型變頻軟起裝置。
1、系統(tǒng)概述
鞍鋼燒結風機同步電機高壓變頻軟啟動系統(tǒng)技術方案是采用高壓一套“一拖二”變頻軟啟動系統(tǒng)，用以解決電機直接啟動對電網和風機造成巨大沖擊的問題。同時，該系統(tǒng)通過內置同步切換裝置，在電機與電網頻率和相位同步后，自動將電機平滑無沖擊地切換到電網運行。
變頻器（軟啟動）采用一拖二方式；電動機站及溫度檢測等在控制系統(tǒng)中統(tǒng)一考慮.風門關閉不嚴10%開度情況下能夠滿足正常啟動。
2、主傳動電氣控制方案
對于此燒結變頻軟啟系統(tǒng)，西門子提供完美無諧波系列變頻器，其采用多電平串聯(lián)技術，36脈沖整流電壓源設計，確保電網側的諧波滿足GB的標準，由于是電壓源設計，確保整個啟動過程中電網的功率因數保持不變，變頻器選型具有足夠的裕量，適合大慣量燒結風機的啟動，該系列變頻器在鞍鋼有著良好和廣泛的應用業(yè)績，由于內置的同步傳輸功能更適合大型同步機及異步機的啟動應用。
2.1變頻軟啟動系統(tǒng)組成及工作原理
高壓變頻軟啟動系統(tǒng)由高壓變頻器、升壓變壓器、同步電機（包括勵磁裝置）和高壓開關等設備組成。
高壓變頻軟啟動系統(tǒng)的基本工作原理以SM#1為例說明如下：
（1）確保#1風機重載啟動；（2）合開關MBC#1和開關MBM#1，變頻器驅動SM#1電機開始工作，其輸出頻率從0Hz逐步升到50Hz（時間可設定），同時，變頻器的輸出電壓（升壓變壓器后）對應的從0V升到10KV，SM#1電機開始在額定轉速下運行；（3）變頻器檢測電網電壓的頻率、相位和幅值，并調整其輸出電壓逐步達到和輸入電網電壓同頻同相；（4）變頻器確認輸出電壓和電網電壓同頻同相并鎖相后合開關MBL#1――由于這時電機的頻率和相位與電網一致，切換過程對電網沒有任何沖擊；（5）切換過程中電機由變頻器和電網共同供電，變頻器逐步將電機的負載由變頻器轉移到電網，最后變頻器斷開開關MBM#1；（6）最終電機SM#1負載由電網承擔，啟動過程完畢。
高壓變頻軟啟動系統(tǒng)中的高壓變頻器采用西門子完美無諧波系列（PerfectHarmony）高壓變頻器。該系列高壓變頻器采用若干個低壓PWM變頻功率單元串聯(lián)的方式實現直接高壓輸出，具有對電網諧波污染極小，輸入功率因數高，輸出波形質量好，不存在諧波引起的電機附加發(fā)熱、轉矩脈動、噪音、dv/dt及共模電壓等問題的特性。
變頻器的功率單元為模塊化設計，可以從機架上抽出，移動和更換，所有單元可以互換，更換單元不須專用工具，更換一個單元的時間一般小于10分鐘。逆變器側采用高開關頻率的IGBT器件，保證良好的輸出波形。輸入側的隔離變壓器能保護電機不受共模電壓的影響。整個變頻系統(tǒng)采用空冷，帶有防護濾網。
變頻裝置有過電壓，過電流，欠電壓，缺相，變頻器過載，變頻器過熱，電機過載，輸出接地，輸出短路等保護功能。變頻裝置有隔離變壓器的各種保護。變頻器帶轉速跟蹤再起動功能。變頻器為高-高結構，10kV直接輸入和7.2kV輸出，輸出為單元串聯(lián)移相式PWM方式，輸出相電壓為13電平，線電壓為25電平。系統(tǒng)一體化設計，包括輸入干式隔離變壓器，變頻器等所有部件及內部連線，用戶只須連接高壓輸入、高壓輸出、低壓控制電源和控制信號線即可。36脈沖整流輸入滿足并優(yōu)于IEEE519～1992及GB/T14519～93標準對電壓失真和電流失真小于等于3%。由于是電壓源設計，因此在30～100%的負載變化情況內達到或超過0.95的功率因數（無需功率因數補償裝置）。無需濾波器變頻器就可輸出正弦輸出電流和電壓波形，對電機沒有特殊的要求，可以使用普通異步電機，電機不必降額使用。具有軟起動功能，沒有電機啟動沖擊引起的電網電壓下跌，可確保電機安全、長期運行。變頻裝置輸出波形不會引起電機的諧振，轉矩脈動小于0.1%，變頻器有共振點頻率跳躍功能。變頻裝置對輸出電纜長度無任何要求，電機不會受到共模電壓和dv/dt的影響。變頻器可在輸出不帶電機的情況下進行空載調試，也可在沒有高壓情況下用低壓電進行空載調試?？刂撇捎脽o速度傳感器矢量控制，起動轉矩可達100%。變頻器對電網電壓波動有極強的適應能力，在±10%范圍內變頻器能滿載工作，在35%的電壓下降情況下變頻器能繼續(xù)運行而不跳閘（降載運行）。滿載時變頻器部分效率為97%以上?？刂葡到y(tǒng)采用全數字微機控制，有自診斷功能。電機參數自動檢測、控制系統(tǒng)參數自動優(yōu)化。變頻器功率單元和主控系統(tǒng)通訊采用光纖連接，具有很高的通信速率和抗干擾能力，安全性好。控制系統(tǒng)具有在線檢測變頻器輸入電壓、電流、輸入有功功率、無功功率、輸入功率因素、累計用電量、輸出電壓、電流、功率、頻率、電機轉速等。
2.2同步電動機勵磁裝置
勵磁裝置兼具變頻起動變頻運行和工頻起動工頻運行的要求，同時可滿足變頻起動工頻運行的要求。在電機工頻異步起動和工頻運行過程中，對電機進行有效的勵磁控制、限制及保護，并實現調節(jié)，設有恒勵磁電流、恒功率因數和恒無功功率等自動調節(jié)手段；在電機變頻起動和變頻運行過程中完全受變頻器控制，設有恒勵磁電流自動調節(jié)方式。
2.3PLC控制柜
啟動過程中需要一套PLC控制柜完成啟動過程中的邏輯連鎖，通過與變頻器本省的信號交換來控制個斷路器的閉合和開啟。
2.4整流變壓器
該變頻軟啟系統(tǒng)需提供三種形式的變壓器，其中變頻器配套的變壓器已隨變頻器一起提供。此外由于電機電壓為10KV，變頻器輸出為7.2KV，因此在變頻器輸出與電機之間需增加一臺升壓變壓器.此外對于每套勵磁系統(tǒng)，需要提供一臺整流變壓器。
3、電動機速度控制
變頻器采用矢量控制系統(tǒng)對電動機進行速度控制，從靜止狀態(tài)克服靜阻力矩加速直至達到額定速度，完成空載啟動過程中電動機的速度控制。
4、變頻器控制器專有的特殊功能介紹
變頻器自身軟件中包含同步傳輸控制軟件，不需要外部的同期控制設備。在電機同步電網過程中利用鎖相功能瞬間可使電機同時連接在變頻輸出及電網上，確保電機無擾可靠并網，如果并網失敗，變頻器可抓住電機進行下一次并網。
5、結束語
變頻型軟啟動控制器及電動機自投入生產以來，運行安全、平穩(wěn)可靠，各項性能均優(yōu)于改造前技術指標，受到用戶的好評，也在鞍鋼得到了進一步的應用和推廣。
參考文獻
[1]西門子軟啟動裝置用戶手冊
