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高壓變頻器范文1
[關鍵詞]高壓變頻調速；流量；節能；
中圖分類號：TM921.51 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）12-0367-02
1.前言
在經濟高速發展的同時，對能源的需求越來越大，能源面臨著嚴峻的挑戰。國家頒布了《節能法》，實施把節約放在首位的能源發展戰略，先后出臺了《關于加強節能工作的決定》、《單位GDP能耗考核體系實施方案》；建設節約型社會是今后發展的一項重要內容。有效地利用能源、節約能源是建設節約型社會的具體體現。
電力作為一種產品，與其它產品相比較具有它自身的特殊性。一般來說普通產品的生產與銷售使用是相對獨立的，產品可以在倉庫中存儲、周轉，可以預先生產好備用。電力這種產品的生產與消費是同時完成的，電力幾乎不能存儲，因此電力生產必須是連續的；電力生產的多少是根據用戶的使用情況決定的，因此電力生產的負荷是變化的。電力產品的這種特點決定了電力生產系統中各種設備的配置就需要根據最大生產能力來進行配置，而不能根據平均的電力需求配置系統。在電廠中，電力生產的最大生產能力是根據主機（鍋爐、汽機和發電機）的出力決定的，輔機（各種風機、泵及其驅動電動機、電氣控制調節系統等）的配置是根據主機的情況配置的，一般情況下，在設計過程中均考慮一定的余量，因此造成在實際的運行過程中，多數風機和泵的流量需要的調節。傳統的流量調節方式是節流調節（擋板、閥門等），存在反應慢、調節精度低、能耗大等問題，而高壓變頻因其調節性能優良、節能效果好等因素，正逐漸被廣泛應用在電廠中風機、水泵等的流量調節中。
2.變頻器的工作原理及作用
1.變頻器的工作原理
順變器的作用是將定壓定頻的交流電變換為可調直流電，通過電壓型或電流型濾波器為逆變器提供直流電源。逆變器將直流電源變為可調頻率的交流電。順變器和逆變器都是晶閘管三相橋式電路。濾波器由電容或電抗器組成，為逆變器提供穩定的電壓源或電流源。
3.變頻節能在電力系統中的綜合效果
根據流體力學原理，風機或泵類設備的輸出流量與其轉速成正比，輸出壓力與其轉速的平方成正比，其消耗的功率與其轉速的三次方成正比。采用變頻調速改變電動機的轉速，從而改變風機或泵的轉速，以此來調節流量。在這種調節方式下，可以將節流調節的閥門或檔板等開度調至最大，減小管道系統的阻力，節約因克服調節阻力而引起的能耗。同時，采用變頻調節后，管道系統的阻力能保持在使風機或泵工作的高效率點，減少因風機或泵的效率降低而造成的能耗損失。
從節能的效果來看，對節流調節的變頻改造，產生的節能效果并非僅僅是當前所改造的電動機系統的節能效果，而是并行工作的多臺電動機系統的節能效果。如果兩臺風機并聯運行，一臺運行風量不足，兩臺運行時則需要進行節流調節，往往是兩臺風機同時都進行風門調節，對其中一臺進行變頻改造后，則兩臺風機都可以運行在風門全開的狀態下，這樣產生的節能效果即為節流調節時兩臺風門的能耗。
電廠的節能，更重要的是體現在系統效率的提高。在沒有進行變頻調節時，電廠的循環水泵一般采用多極電機，根據季節調整電機接線，改變電機的極對數來改變電動機轉速從而調節循環水流量，或者是根據季節調整并聯運行的電動機和泵的運行臺數來調節循環水流量，這種調節操作簡單，但調節精度低。采用變頻調節時，如果根據循環水的實時出水溫度調節循環水流量，將凝汽器的過冷度調節在一個最優的范圍內，提高鍋爐運行的整體效率，這樣節能效果更加突出。要利用變頻調節調節精度高，操作方便的特點，優化控制系統，提高系統效率。
4.電力系統對高壓變頻的要求
由于電力系統的特殊性，電力系統對應用高壓變頻有很高的要求。
首先要求高壓變頻具有很高的可靠性，主要包含幾方面的內容：
（1）對電網電壓波動的適應能力，即能夠在較大的電網電壓波動范圍內正常工作，這個范圍一般是-20%～+10%；
（2）電網重合閘后繼續運行的能力，即在電網瞬時失電，恢復供電后變頻器不能停止運行，要能夠記憶并快速恢復至失電前的運行狀態；
（3）具備冗余設計，即允許變頻裝置局部故障，不影響其它部分的運行，能夠在局部故障的狀態下繼續運行；
（4）能夠在線維護，即在變頻裝置連續運行的情況下排除局部故障；
（5）諧波小，這包括變頻器對電網的影響即輸入電流諧波和變頻器對電動機的影響即輸出的電壓、電流諧波；
（6）其次要求高壓變頻使用方便：
尺寸較小，可靠墻安裝，對安裝場地的要求低；
高壓電纜安裝方便，控制接口齊全，易于實現集散控制；
維護簡單，使用壽命長。
（7）在滿足上述要求的前提下，還要求高壓變頻裝置具有高的性能價格比。
5.變頻節能的各個環節及節能效果
山東十里泉電廠是一個具有5臺125MW，2臺300MW及一臺140MW機組的中型電廠，高壓變頻調速裝置投入運行后，節流閥全開，采用遠方自動恒水壓控制方式，平時操作值班人員只須改變壓力設定值，多數情況下，變頻器運行在40Hz左右，功率270kW左右，高壓輸入電流不到30A，而50Hz定速運行時功率約530kW，高壓輸入電流60A左右。運行平均負荷按0.95×560kW計算，每年運行300天，即7200h，節電1340MWh。按上網電價計算，兩年不到便可收回投資，如按電的售價算，因為該裝置投資不到73萬元，則一年就可以收回全部投資。
對泵、風機進行調速控制，可獲得明顯的節能效果，其原理入下圖1所示，比如有一臺泵，帶100%負載時所需的流量為700ton/h。在電機由工頻電流驅動恒速運轉的情況下，用調節閥來控制流量，這時，揚程為圖中的A（140m），耗電量為C點（450kW）。通過變頻器進行調速控制時，揚程為圖中的B點（100m），耗電量則為D點（340kW）?？晒澥〉墓β蕿?50kW-340kW=110kW。
用上面的結果和幾個假定值算出一年所節省的電能，根據圖2所示，節能試算結果如下：
110kW*3h+210kW*14h+260kW*7h=5090kWh
如每周休息一天，年運行天書為365天-52天=313天，一年所節省的電能（kWh）為：5090kWh*313日=1593MWh，如電費以1元/kWh計算，1593MWh*1000*1元=1593000元，這就是一年里可獲得的節能效果。
6.高壓變頻應用時應注意的問題
高壓變頻器選用一般可以根據電動機的額定功率或額定電流來配置相應的變頻裝置。在選用變頻器時根據估算的使用功率來選配變頻器是不合適的。這是因為采用變頻器以后所消耗的電功率是在轉速降低的情況下得出的，根據變頻器設計的原則，為了維持氣隙磁通量基本不變，應使定子端電壓和頻率成比例地調節，轉速（即頻率）降低的情況下，變頻器地輸出電壓也相應地降低，定子電流變化較小。按照使用功率選用的變頻器額定電流是在50Hz、額定電壓時的功率，其額定電流較小。這樣選用的變頻器在實際使用過程中容易出現過電流故障，因此不建議這種選配方法。
高壓變頻器選用的功率元器件都是半導體器件，使用時的溫度限制很嚴格，過溫的情況下很容易損壞元器件，因此使用環境要求充分考慮通風和降溫措施，采用室外循環通風時尤其要考慮進風通道的設計。在使用過程中，維護好通風和降溫設備是保證變頻器正常工作的一項重要工作。
7.高壓變頻技術現狀
高壓變頻技術的主要方式有直接元器件串聯方式、三點平方式和單元串聯多電平方式等電路拓撲型式。單元串聯多電平方式的高壓變頻技術因其諸多特點而在國內得到快速發展并得到用戶的普遍認可。當前國內的單元串聯多電平高壓變頻技術從控制方式的實現形式上來說主要有兩種：采用智能化單元的多處理器方式和集中控制的單處理器方式。
（1）多處理器方式的變頻器
每個功率單元均為智能化單元，單元擁有自己的處理器，實現單元中的逆變控制、單元中各種狀態量的檢測和保護、接收外部指令和輸出狀態等任務。主控制器中的處理器主要完成和用戶的人機接口以及協調所有功率單元的一致工作。整套裝置為多處理器共同工作，功能模塊化，容錯能力強，技術先進，可靠性高。
（2）單處理器方式的變頻器
此種變頻器中主控制器實現并協調所有單元的逆變工作，完成與其它系統的接口，工作量大，對單元來說僅僅作為主控制器的執行機構，容錯能力差，單元的測量和保護動作較慢。
這兩種方式的高壓變頻技術在國內均有廠家推出產品，應用的情況也不錯。采用智能化單元的廠家實現了單元的主動投切和單元在線更換功能，進一步提高了系統連續可靠運行的能力。
8.結束語
高壓變頻經過十多年的發展，技術已經成熟，尤其是單元串聯多電平方式的高壓變頻裝置，具備冗余功能，單元模塊化設計，單元內變頻技術和功率元件成熟，輸入輸出諧波小等優點，在國內迅速發展，有些供應商甚至可以供應具備單元在線更換功能的產品，可靠性有了很大地提高。我國能源緊張，單位GDP能耗高，電力生產和使用負荷變化較大，電廠中風機和水泵地節能空間很大，采用高壓變頻調節取代傳統地節流調節，節能降耗大有可為。
參考文獻
[1] 徐甫榮.大功率風機水泵調速節能運行的技術經濟[J].變頻器世界，2001，（8）.
[2] 金圃明.高壓變頻調速技術在我廠的應用[A].全國電技術節能學術會議論文集[C].
[3] 韓安榮.通用變頻器及其應用（第2版）[M].北京摘要：機械工業出版社.
高壓變頻器范文2
關鍵詞：高壓變頻器 電廠 起動裝置
中圖分類號：TM621.3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）09（a）-0125-01
目前，高壓變頻器在電廠中已經得到了廣泛的應用。高壓變頻器的種類繁多，在我國電廠中被廣泛采用的是相互串聯式的交-直-交高壓變頻器，此類變頻器由控制系統、功率單元及輸入移相式變壓器三部分構成[1]?？刂葡到y主要包括了主控板及輸出輸入接口。在主控板中，各功率單元負責傳輸PWM信號，同時將各功率單元狀態的信息返回。功率單元是指變頻器的整體實現輸出變壓變頻的基本結構，變頻器通過各功率單元實現變壓及變頻功能。各功率單元可相當于獨立的交-直-交變頻器，這里的變頻器為單相低壓型[2]。輸入移相式變壓器可將電網的側高壓轉變成副邊多組低壓，每一副邊繞組采用延邊的三角接法對電壓進行繞制，各副之間存在相位差。本文就高壓變頻器在電廠中的運用問題進行了分析，以供參考。
1 高壓變頻器在電廠中的運用總況分析
高壓變頻器在電廠中被主要運用在功率較高的電壓輔機之上，如循環水泵、凝結水泵、引風機、送風機及灰漿泵。根據其不同的負載，在實際運用當中，分別采取了具體設計方案。如“一拖一”的方式，即一臺高壓變頻器捎帶電機的數量也為一臺的方式；“一拖二”的方式即為一臺高壓變頻器捎帶電機的數量為兩臺，且不能同時帶?！耙挥靡粋洹敝械妮o機，比較適用于一拖二的方式；因為當運行輔機被切換至備用時，高壓變頻器仍維持運行狀態，利用變頻器的效率也被提高；而當變頻器發生故障時及電機在運行過程中發生故障時，一拖二的方式可將其切至其他的輔機繼續運行，只是控制系統較為復雜。如輔機一直在運行當中，則適用一拖一的方式，因當輔機停止運行時，變頻器也停止運行，變頻則是通過組合多個斷的路器的方式來實現[3]。
2 電廠中運用高壓變頻器對風機進行變頻改造所具有的優勢
2.1 使設備磨損的情況得以減少，使用壽命得以延長
高壓變頻啟動為一種軟啟動，即使電機的啟動方式變為從零轉速逐漸升至為起始轉速，隨后通過高壓變頻器的增減頻率按鈕來使電機轉速獲得改變，避免了啟動電機時產生強烈沖擊電流，其使用壽命便得以延長。加裝了變頻調速的裝置之后，在大部分的時間中，電動機的轉速均在額定的轉速之下，有利于減少管路、灰漿泵及風機發生磨損的程度。
2.2 節約能源
電廠在設計風機與泵時，可能會因為一些客觀因素的影響，無法預先確定其主要富裕量與參數，因此在多數情況下，會選擇流量過大的風機與泵，這些設備的壓頭過高，常常超出實際需要[4]。但如果在設計時使用變頻器以調整頻率的方式改變風機與泵運行的參數，并達到改變風量與排灰量的目的；因此，在風機與泵中應用變頻器可以將擋板、閘門及節流閥在運行過程中附加的損耗消除，從而節約了能源。
2.3 在風機中運用變頻器，能為其穩定運行提供保護措施
在高壓變頻裝置中設有低電壓、過電壓及過電流的保護裝置，其靈敏度較高，可讓水位與流量實現負反饋的功能；變頻器可通過水位與流量負反饋的信號，對變頻裝置輸出的頻率進行控制，以控制風機的轉速。調速裝置均配備了計算機終端接口，能將標準工業通訊系統與能源系統聯系起來，方便實現設備的自動控制。
3 高壓變頻器運用于電廠的控制工作
近幾年，交流變頻技術有了較好的發展，尤其是在變頻器當中運用矢量控制調速技術，讓交流電具備了調速精度高、調速范圍寬及動態響應快等先進技術性能，此外，交流電的調速性能已與直流電相差無幾。因此，電廠當中運用變頻器具有重要的作用，變頻器不僅能實現軟啟動與節能的目的，而且在需要對流量、液位及壓力進行精確控制的場合，都需要運用高壓變頻器。
4 高壓變頻器的軟起動運用
因直接啟動交流電機時，會產生較大的電流（通常是額定電流的5～7倍），因此在短時間啟動的過程中，阻尼繞組或籠型繞組將要承受較高的機械應力與熱應力，而端環及導條在高應力的作用下容易出現疲勞斷裂的現象[5]。此外，直接啟動交流機時產生的大電流會在繞組的終端部形成較大的電磁力，使得繞組端部發生振動及變形現象，進而磨損繞組絕緣，最終導致繞組絕緣被擊穿，失去絕緣作用；大電流也會使鐵心發生振動現象，使鐵心變得松弛，導致電動機發熱。目前，大容量高壓交流異步的電動機被廣泛運用于電廠當中，但因直接啟動電機造成的轉子斷條與電機燒毀事故卻屢屢發生，對安全運行主機設備造成了惡劣影響。因此，對大容量的電機實行軟啟動的方式，將能使其使用壽命得到有效延長，并將啟動時沖擊電網的現象減少，保證正常的電力生產。電機在變頻的作用下啟動，能將轉矩快速起動，且啟動時平滑，不會出現較強的沖擊，因此，使用高壓變頻器作為電廠軟啟動的裝置，對于電廠的安全運行具有重大作用。
5 結語
綜上所述，高壓變頻器運用于電廠中水泵與風機的變頻控制，能變負荷對給水量及送風量進行調節；也能以壓力與流量的變化作為調節轉速的依據，以達到電能損耗的降低、使用壽命的延長、維護量的減小及節約能源的目的，其不僅能使電廠的生產系統變得更完善，而且也能將電廠的用電率降低，使生產的過程變得更為經濟，進而提高電廠的經濟效益。同時，在電場中推廣運用高壓變頻器也具有客觀的社會效益，因運用高壓變頻器節約了能源，有利于環境友好型社會的建設。
參考文獻
[1] 徐凱.淺談高壓變頻器在火電廠的應用[J].科學之友，2011，3（6）：9-10.
[2] 劉杰英.高壓變頻器在電廠中的應用[J].黑龍江科技信息，2009，5（2）：167-168.
[3] 趙建新，楊為獻.高壓變頻器在電廠中的研究與應用[J].煤礦現代化，2009，23（7）：153-154.
高壓變頻器范文3
【關鍵詞】變頻器；故障；運行維護
某集團公司變頻器現狀
目前某集團公司下屬企業高壓變頻器主要運用在凝結水泵、一次風機、引/送風機和增壓風機等變頻調速系統中，個別企業還在循環水泵、灰渣泵上使用了變頻調速系統。目前變頻裝置均采用的是電壓源型功率單元串聯多電平型高壓變頻器，一般均具有工頻手動或自動旁路結構。實踐證明通過應用變頻調速系統，廠用系統可以在機組負荷變化情況下，優化調節各風機和水泵的出力，節能效果非常顯著，給各個發電廠帶來可觀的經濟效益。
1、變頻器故障情況調查
2013年3月，某集團公司對14家分子公司68家火電企業高壓變頻器故障情況進行了匯總分析。統計期內共計發生故障544次，其中功率單元引發故障246次，主板（含工控機）引發故障187次，參數設置不合適引發故障26次，環境影響引發故障21次，冷卻風機損壞引發故障18次，自帶UPS損壞引發故障16次，傳感器（互感器）損壞引發故障10次。
1.1變頻設備廠家總體情況
某集團公司所屬企業選配的變頻器廠家比較廣泛，統計范圍內共計有20家企業。國內品牌以北京利德華福、廣東明陽、北京合康億盛居多，國外（含合資）品牌主要為東方日立、羅賓康、東方凱奇和東芝三菱為主。較早投運的變頻設備為2001年，品牌主要為美國羅賓康和北京利德華福兩家企業。
1.2故障原因簡單分析
從各廠故障統計情況來看，高壓變頻器故障類型主要包括：功率單元損壞、主板（工控機）故障、UPS電源故障、霍爾傳感器故障、軟件參數設置與實際不符故障等。從統計的故障原因分類的統計結果看，最主要的問題是功率單元損壞，占47%。造成這一故障的主要原因為：一個方面是元件的質量問題，同時由于設備長期在高溫高負荷下運行，其電子元器件老化速度。
其次的一些問題主要有控制板的故障，基本上也可以歸結到產品的質量問題。主觀因素上，系統參數的設置問題也有出現，這類問題主要是軟件參數的設置值跟實際情況不符，導致啟動或運行中出現障礙或者軟件本身固有缺陷在運行中暴露出來導致故障。
因環境影響導致變頻器跳閘的事件有21次，主要為變頻器室制冷裝置故障沒有及時發現或變頻器室污染嚴重等原因，導致變頻器重故障跳閘。
2、變頻器運維管理存在的問題
2.1調速系統結構優化問題
為確保機組安全運行，輔機變頻器帶交流旁路結構是必備條件，尤其是機組重要輔助系統，如風機、電泵等，更應該具備交流旁路自動切換功能。目前部分電廠仍有一些重要變頻系統不具備這樣的功能，導致因變頻器故障造成機組多次非計劃停機。同時，當系統在變頻與工頻之間相互切換后其主閥門（擋板）開度應根據當時機組負荷量進行調節。調速系統的結構優化應該在系統設計階段就要充分考慮，在系統安裝調試階段應該進行相應功能的試驗與考核。
2.2變頻系統的交接預防性試驗問題
各電廠高壓電機變頻裝置安裝時，國家或電力部相關標準和規程尚未制定。變頻器本身的特殊性以及復雜性，相關規程以及培訓目前又不夠完善，因此各電廠對于高壓變頻器的試驗工作基本處于空白狀態。
變頻裝置在交接時，大部分電廠對移相變壓器、電纜等一次設備進行了絕緣檢查，按照規程要求完成了變壓器絕緣電阻測量、直阻測量、電纜絕緣電阻測量、耐壓等試驗。部分電廠要求廠家在現場對高壓變頻裝置進行了少部分的試驗，如控制回路雙電源切換試驗、連續運行試驗（72h試運），其余一些重要試驗如溫升試驗、頻率分辨率試驗、效率試驗、諧波測量、系統調試優化等均未進行。
在檢修階段，對變頻器柜內的功率單元板塊以及整流系統的檢修和預試工作目前各電廠均較少介入，變頻器廠家也未對產品進行持續的跟蹤與維護。變頻器過了質保期后廠家的維護是有償方式，而各電廠卻在年度計劃當中忽略了該項目。這是一個很值得提醒的重要問題。
3、對變頻器運維的建議
3.1各電廠應加強對變頻設備運行環境的關注。由于發電廠現場環境本身非常惡劣，高溫、高濕度、灰塵大是造成設備電子元件老化的罪魁禍首?？梢钥紤]將變頻器單元密閉循環冷卻，增加除濕設備，將精密控制模塊和整流單元與移相變壓器、開關等一次設備分離布置，改善變頻系統運行環境。
3.2對于新投產變頻系統應加強設備性能檢測，如溫升考核、效率、諧波測量、啟動試運行調試等。變頻系統應針對不同的對象進行現場聯合調試，在移交運行前應達到其最優參數運行狀態。
3.3對于電廠關鍵設備，如風機，電泵等如采用變頻系統應設計交流自動切換旁路開關并定期進行切換試驗操作，確保變頻系統故障時可以迅速切換至交流供電狀態，保證機組安全運行。
3.4加強變頻器的定期維護與測試工作。加強變頻器維護人員的培訓力度，做好變頻器安裝調試的全過程跟蹤故障，保證變頻器維護人員能夠全面掌握變頻器的維護常識，必要時組織到廠家進行業務培訓。
3.5高度關注變頻器元件老化造成的故障頻發問題。變頻器中的控制單元中的電子元件壽命基本在10年左右，超期后將造成變頻器的故障發生率大幅升高。要做好變頻器的壽命評估，對于因元件老化導致故障頻發的變頻設備，應考慮升級改造，可以將移相變壓器、旁路單元等保留，節省資金。
3.6同一電廠盡量選擇同一品牌產品。在變頻器品牌確定時，盡量選擇同一品牌設備，便于備件儲備和維護質量的提高。
參考文獻
[1]仲明振，趙相賓.高壓變頻器應用手冊.機械工業出版社.2009.9.1版第254-325.
[2]徐海，施利春.編變頻器原理及應用.北京：清華大學出版社，2010.9.1
高壓變頻器范文4
山東風光電子有限公司是在多年研制中低壓變頻器的基礎上，綜合了國內外高壓大功率變頻器的多種方案的優缺點，采用最優方案研制成功的，并于2002年12月通過了省級科技成果及產品鑒定，成為國內生產高壓大功率變頻器的為數較少的幾個企業之一。
2國內現生產的高壓大功率變頻器的方案及優缺點
目前，國內生產的高壓大功率變頻器中，以2種方案占主流:一種是功率單元串聯形成高壓的多重化技術;另一種是采用高壓模塊的三電平結構。而其他的采用高-低-高方案的，由于輸出升壓變壓器技術難度高，成本高，占地面積大，都已基本被淘汰。因此采用高-高方案是高壓大功率變頻器的主要發展方向。
而高-高方案又分為多重化技術(簡稱CSML)和三電平(簡稱NPC)方案，目前有的廠家生產的高壓大功率變頻器是采用的三電平方案，而大多數廠家則是采用低壓模塊、多單元串聯的多重化技術。這2種方案比較，各有優缺點，主要表現在:
(1)器件
采用CSML方式，器件數量較多，但都是低壓器件，不但價格低，而且易購置，更換方便。低壓器件的技術也較成熟。而NPC方案，采用器件少，但成本高，且購置困難，維修不方便。
(2)均壓問題(包括靜態均壓和動態均壓)
均壓是影響高壓變頻器的重要因素。采用NPC方式，當輸出電壓較高時(如6kV)，單用單個器件不能滿足耐壓要求，必須采用器件直接串聯，這必然帶來均壓問題，失去三電平結構在均壓方面的優勢，系統的可靠性也將受到影響。而采用CSML方案則不存在均壓問題。唯一存在的是當變頻器處于快速制動時，電動機處于發電制動狀態，導致單元內直流母線電壓上升，各單元的直流母線電壓上升程度可能存在差異，通過檢測功率單元直流母線電壓，當任何單元的直流母線電壓超過某一閾值時，自動延長減速時間，以防止直流母線電壓上升，即所謂的過壓失速防止功能。這種技術在低壓變頻器中被廣泛采用，非常成功。
(3)對電網的諧波污染和功率因數
由于CSML方式輸入整流電路的脈波數超過NPC方式，前者在輸入諧波方面的優勢很明顯，因此在綜合功率因數方面也有一定的優勢
(4)輸出波形
NPC方式輸出相電壓是三電平，線電壓是五電平。而CSML方式輸出相電壓為11電平，線電壓為21電平(對五單元串聯而言)，而且后者的等效開關頻率大大高于前者，所以后者在輸出波形的質量方面也高于前者。
(5)dv/dt
NPC方式的輸出電壓跳變臺階為高壓直流母線電壓的一半，對于6kV輸出變頻器而言，為4kV左右。CSML方式輸出電壓跳變臺階為單元的直流母線電壓，不會超過1kV，所以前者比后者的差距也是很明顯的。
(6)系統效率
就變壓器與逆變電路而言，NPC方式與CSML方式效率非常接近。但由于輸出波形質量差異，若采用普通電機，前者必須設置輸出濾波器，后者不必。而濾波器的存在大約會影響效率的0.5%左右。
(7)四象限運行
NPC方式當輸入采用對稱的PWM整流電路時，可以實現四象限運行，可用于軋機、卷揚機等設備;而CSML方式則無法實現四象限運行。只能用于風機、水泵類負載。
(8)冗余設計
NPC方式的冗余設計很難實現，而CSML方式可以方便的采用功率單元旁路技術和冗余功率單元設計方案，大大的有利于提高系統的可靠性。
(9)可維護性
除了可靠性之外，可維護性也是衡量高壓大功率變頻器的優劣的一個重要因素，CSML方式采用模塊化設計，更換功率單元時只要拆除3個交流輸入端子和2個交流輸出端子，以及1個光纖插頭，就可以抽出整個單元，十分方便。而NPC方式就不那么方便了。
總之，三電平電壓形變頻器結構簡單，且可作成四象限運行的變頻器，應用范圍寬。如電壓等級較高時，采用器件直接串聯，帶來均壓問題，且存在輸出諧波和dv/dt等問題，一般要設置輸出濾波器，在電網對諧波失真要求較高時，還要設置輸入濾波器。而多重化PWM電壓型變頻器不存在均壓問題，且在輸入諧波及dv/dt等方面有明顯優勢。對于普通的風機、水泵類一般不要求四象限運行的場合，CSML變頻器有較廣闊的應用前景。這類變頻器又被國內外設計者稱之為完美無諧波變頻器。
我公司的設計人員經過多方探討，綜合各種方案的優缺點，最后選定了完美無諧波變頻器的CSML方案作為我們的最佳選擇，這就是我們向市場推出的JD-BP37和JD-BP38系列的高壓大功率變頻器。
3變頻器的性能特點
(1)變頻器采用多功率單元串聯方案，輸出波形失真小，可配接普通交流電機，無須輸出濾波器。
(2)輸入側采用多重化移相整流技術，電流諧波小，功率因數高。
(3)控制器與功率單元之間的通信用多路并行光纖實現，提高了抗干擾性及可靠性。
(4)控制器中采用一套獨立于高壓源的電源供電系統，有利于整機調試和操作人員的培訓。
(5)采用全中文的Windows彩色液晶顯示觸摸界面。
(6)主電路模塊化設計，安裝、調試、維護方便。
(7)完整的故障監測和報警保護功能。
(8)可選擇現場控制、遠程控制。
(9)內置PID調節器，可開環或閉環運行。
(10)可根據需要打印輸出運行報表。
4工作原理
4.1基本原理
本變頻器為交-直-交型單元串聯多電平電壓源變頻調速器，原理框圖如圖1所示。單元數的多少視電壓高低而定，本處以每相為8單元，共24單元為例。每個功率單元承受全部的電機電流、1/8的相電壓、1/24的輸出功率。24個單元在變壓器上都有自立獨立的三相輸入繞組。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，目的是實現多重化，降低輸入電流的諧波成分。24個二次繞組分成三相位組，互差為20°,以B相為基準，A相8個單元對應的8個二次繞組超前B相20°，C相8個單元對應的8個二次繞組落后B相20°，形成18脈沖整流電路結構。整機原理圖如圖2所示。
4.2功率單元電路
圖1方案原理框圖
圖2整機原理圖（為了簡明，圖中僅畫了18單元）
所有單元都有6支二極管實現三相全波整流，有4個IGBT管構成單相逆變電路。功率單元的主電路如圖3所示，4個IGBT管分別用T1、T2、T3、T4表示，它們的門極電壓分別是UG1、UG2、UG3、UG4、
每個功率單元的輸出都是一樣的PWM波。功率單元輸出波形如圖4所示。逆變器采用多電平移相PWM技術。同一相的功率單元輸出完全相同的基準電壓(同幅度、同頻率、同相位)。多個單元迭加后的輸出波形如圖5所示。
4.3系統結構與控制
(1)系統結構
整個系統有隔離變壓器、3個變頻柜和1個控制柜組成，參見圖6。
圖3功率單元主回路
圖4單元電路波形圖
圖56個單元輸出迭加后的波形
圖6系統結構圖
a)隔離變壓器
原邊為星形接法，副邊共有24個獨立的三相繞組，為了適應現場的電網情況，變壓器原邊留有抽頭
b)變頻柜
A、B、C三相分裝在3個柜內，可分別稱為A柜、B柜、C柜
c)控制柜
柜內裝有控制系統，柜前板上裝有控制面板、控制接線排等。由于電壓等級和容量的不同，不同機型的單元的數量不同，面板的布置也會有些不同。
4.4系統控制
整機控制系統有16位單片機擔任主控，24個功率單元都有一個自己的輔助CPU，由8位單片機擔任，此外還有一個CPU，也是8位單片機，負責管理鍵盤和顯示屏。
(1)利用三次諧波補償技術提高了電源電壓利用率。
(2)控制器有一套獨立于高壓電源的供電體系，在不加高壓的情況下，設備各點的波形與加高壓情況相同，這給整機可靠性、調試帶來了很大方便。
(3)系統采用了先進的載波移相技術，它的特點是單元輸出的基波相迭加、諧波彼此相抵消。所以串聯后的總輸出波形失真特別小。
5現場應用
本公司分別于2002年8月、10月和2003年3月、4月分別在山東萊蕪鋼鐵股份有限公司煉鐵廠、遼河油田錦州采油廠、浙江永盛化纖有限公司應用了本公司生產的高壓大功率變頻器JD-BP37-630F2臺、JD-BP38-355、JD-BP37-550F各1臺。從運行情況看:
(1)變頻器結構緊湊，安裝簡單
由于變頻器所有部分都裝在柜里，不需要另外的電抗器、濾波器、補償電容、啟動設備等一系列其他裝置，所以體積小，結構緊湊，安裝簡單，現場配線少，調試方便。
(2)電機及機組運行平穩，各項指標滿足工藝要求。
由變頻器拖動的電機均為三相普通的異步電動機，在整個運行范圍內，電機始終運行平穩，溫升正常。風機啟動時的噪音及啟動電流很小，無任何異常震動和噪音。在調速范圍內，軸瓦的最高溫升均在允許的范圍內。
(3)變頻器三相輸出波形完美，非常接近正弦波。
經現場測試，變頻器的三相輸出電壓波形、電流波形非常標準，說明變頻器完全可以控制一般的普通電動機運行，對電機無特殊要求。
(4)變頻器運行情況穩定，性能良好。
該設備投運以來，變頻器運行一直十分穩定。設備運行過程中，我公司技術人員對變頻器輸入變壓器的溫升，功率單元溫升定期巡檢，完全正常。輸出電壓及電流波形正弦度很好，諧波含量極少，效率均高于97%，優于同類進口設備。
(5)運行工況改善，工人勞動強度降低。
變頻器可隨著生產的需要自動調節電動機的轉速，達到最佳效果，工人工作強度大大降低。
(6)變頻器操作簡單，易于掌握及維護。
變頻器的起停，改變運行頻率等操作簡便，操作人員經過半個小時培訓就可以全面掌握。另外，變頻器各種功能齊全，十分完善，提高了設備可靠性，而且節電效果明顯。以山東萊鋼股份有限公司應用的JD-BP37-630F變頻器為例，該系統生產周期大約為1h，出鐵時間為20min，間隔約40min，系統配置電機的額定電流為80A，根據運行情況，及其它生產線的實際運行情況，預計該電機運行電流應在60A，以變頻器上限運行頻率45HZ時，電流為45A，間隔時間運行頻率20HZ時，電流為20A。根據公式測算節能效果達到42.7%。
6結束語
從這幾臺這幾個月的運行情況看，我公司自行研制生產的高壓大功率變頻器，運行穩定可靠，節能效果顯著，改善了工作人員的工作環境，降低了值班人員的勞動強度。變頻器對電機保護功能齊全，減少了維修費用，延長了電機及風機的使用壽命，給用戶帶來了顯著的經濟效益，深得用戶好評。據專家估計我們國家6kV以上的高壓大功率電機約有3萬多臺，約合650萬kW，因此，高壓大功率變頻器的市場是極其廣闊的。
高壓變頻器范文5
【關鍵詞】高壓變頻器，電動機，輸出諧波
引言
按國際慣例和我國國家標準對電壓等級的劃分，對供電電壓≥10kV時稱高壓，1kV～10kV時稱中壓。我們習慣上也把額定電壓為6kV或3kV的電機稱為“高壓電機”。由于相應額定電壓1～10kV的變頻器有著共同的特征，因此，我們把驅動1～10kV交流電動機的變頻器稱之為高壓變頻器。
在高壓變頻器中，對電動機的影響起決定作用的是逆變器的電路結構和控制特性，逆變器的輸出諧波 、輸出電壓變化率和共模電壓對電動機的絕緣和使用壽命都有一定的影響。在實際使用中，應根據逆變器的結構和對電動機的具體影響情況采取相應的防治措施。
1.輸出諧波對電動機的影響
輸出諧波對電動機的影響主要有：電動機的溫升過高，轉矩脈動和噪聲增大。通常采用以下兩種方式使作用到電動機上的輸出波形接近正弦波：一是設置輸出濾波器；二是改變逆變器的結構或連接方式，以降低輸出諧波。
對于電流型變頻器，可采用輸出12脈波方案，使其輸出波形接近正弦波；對于電壓型變頻器，可采用增加輸出相電壓的電平數目（大于三電平），達到降低輸出諧波的目的。盡管三電平逆變器輸出波形質量比二電平PWM逆變器有較大的提高，但是在相同開關頻率的前提下，輸出電壓諧波失真仍達29﹪，電動機電流諧波失真達17﹪。因此，如果采用普通電動機，三電平逆變器的輸出仍需設置輸出濾波器。
2.輸出電壓變化率對電動機的影響
對于電壓型變頻器，當輸出電壓的變化率（du/dt）比較高時，相當于在電動機繞組上反復施加了陡度很大的脈沖電壓，加速了電動機的老化。特別是當變頻器與電動機之間的電纜距離比較長時，電纜上的分布電感和分布電容所產生的行波反射放大作用增大到一定程度，有時會擊穿電動機的絕緣。
經常使用的防治措施一般有兩種：一是設置輸出電壓濾波器；二是降低逆變器功率器件的開關速度。在相同額定輸出電壓的情況下，逆變的輸出電平數越多，輸出電壓的變化率就越低，通常是傳統雙電平輸出的變化率的1/（m-1）倍，其中m是電平數目。一般情況下，對于三電平PWM電壓型變頻器，仍不能符合MGI的標準（允許變化范圍：1us內從10﹪的相電壓峰值變換到90﹪的相電壓峰值），還需增加輸出濾波器。
3.共模電壓對電動機的影響
共模電壓也叫零序電壓，是指電動機定子繞組的中心點與地之間的電壓。
由于上下直流母線的濾波電抗器大小相同，而且流過相同的電流，所以每個電抗器上的壓降也相同。由于整流電路在同一時刻只有兩相同時導通，導致整流電路輸出的直流中點電壓不等于供電電源的中心電壓。
以接地點g為參考電平，中點電壓Umg按以電網電壓3倍的頻率進行變化，在晶閘管觸發延遲角為90°時幅值最大。電流源型變頻器逆變器的工作原理與整流器大致相同，因此逆變器輸入直流中點對電動機中心點的電壓Emn波形與Umg波形大致相同，只是Emn的變化頻率為變頻器輸出頻率的3倍，會隨著變頻器輸出頻率的變化而變化。
由于Umg=Emn+Ung，所以共模電壓Ung=Umg-Emn。由于輸出頻率一般不等于電網頻率，且不斷變化，因此Umg與Emn的最大值都可以達到額定相電壓峰值的50%，所以共模電壓最大可接近相電壓的峰值，如果電源的中心點接地，電動機的機殼也接地，這樣共模電壓就施加到電動機定子繞組的中心點和機殼之間。這樣高的共模電壓使電動機繞組承受的絕緣應力為電網直接運行的情況下的2倍，嚴重影響電動機絕緣。當沒有輸入變壓器時，共模電壓會直接施加到電動機上，增加繞組對地的電應力，引起絕緣擊穿， 影響電動機的使用壽命。
如果設置輸入變壓器（變壓器二次側中點不能接地），則共模電壓由輸入變壓器 和電動機共同承擔，按照輸入變壓器一次、 二次繞組間的分布電容和電動機繞組對機殼間的分布電容 （兩個容抗串聯）進行分配。 由于和一般輸入變壓器的分布電容大大小于電動機繞組對機殼的分布電容（比如前者為后者的1/10），這樣約90%的共模電壓由輸入變壓器來承擔，只要考慮加強輸入變壓器的絕緣即可，而變壓器的絕緣加強，相對電動機要容易得多。如果沒有輸入變壓器，則電動機絕緣必須加強，以承受共模電壓。
結束語
在冶金、鋼鐵、石油、化工、水處理等工礦企業中，大容量的電動機基本上都是高壓電動機。這些企業的風機、泵類、壓縮機及各種其他大型機械的拖動電動機消耗的能源占電動機總能耗的70%以上，而且絕大部分都有調速的要求。因此，解決好高壓變頻器對電動機的影響對企業的節能和整體效益有著非常重要的意義。
參考文獻：
[1]王廷才.變頻器原理及應用【M】.北京：機械工業出版社，2010.
高壓變頻器范文6
[關鍵詞]高壓變頻調速 煤礦瓦斯抽放 節能
中圖分類號：D380 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）28-0019-02
1 前言
貴州萬峰集團礦業公司織金縣三甲煤礦設計能力是年產30萬t/a的礦井，目前新投入的瓦斯抽放站使用使用的是2BEC72泵，電機是隔爆型三相異步電機功率是630KW，電壓等級是10KV，自從安裝上高壓變頻器作為啟動、控制后解決了“大馬拉小車”的不經濟運行現象同時通過變頻器改變了電機的功率因素達到0.98，提高了供電的質量。特別是在井下工況點變化時調節頻率實現瓦斯抽放在經濟狀況下運行，實現節能降耗具有現實的意義。
變頻器是控制系統中的功率變換器。當今的控制系統包含多種學科的技術領域，總的發展趨勢是：驅動的交流化，功率變換器的高頻化，控制的數字化、智能化和網絡化。因此，變頻器作為系統的重要功率變換部件，提供可控的高性能變壓變頻的交流電源而得到迅猛發展。在啟動電機的過程中是低電壓、低頻率、低功率這樣減小了啟動電流使其平穩的啟動保證了設備的安全更重要的是節能，在實際中運用自如。
2 高壓變頻器作為啟動控制節能的理論依據
電機的轉速與輸入頻率成正比，即滿足如下關系式：
n=60f/（1-s）/p （1）
式中，n為異步電機的轉速r/min;f為工作頻率Hz;、s為電機的轉差率;P為電機的磁極對數。由上述關系，通過改變電動機工作的頻率來達到改變電機轉速的目的。
從流體力學的原理知，使用電機驅動的泵類，軸功率P與風量Q，風壓H的關系為：P∝QxH。
當電動機的轉速由n1變化到n2時，Q、H、P與轉速的關系如下：
Q2=Q1x （n2/n1） （2）
H2=H1x （n2/n1）2 （3）
P2=P1x （n2/n1）3 （4）
可見流量Q和電機的轉速n是成正比關系的，而所需的軸功率P與轉速n的立方成正比關系。所以當需要80%的額定流量時，通過調節電機的轉速至額定轉速的80%。從下圖運行曲線來分析采用變頻后的節能效果。
從當所抽放的量從Q1減小到Q2時，如果采用關閉單個的瓦斯抽放支管的辦法阻力會增加，不關閉那是浪費抽采不起任何作用，當礦井系統工況點從A點變到新的運行工況點B點時（工況點變化指：瓦斯抽放管路的減少、瓦斯少時單個支管的關閉等狀況），所需要的軸功率P2與面積H2xQ2成正比;在這樣的情況下采用變頻調速方式，瓦斯抽放泵的轉速由n1下降到n2，其性曲線的變化看已經下移，即從A點移到C點。此時所需的軸功率P3與面積HBxQ2成正比。從理論上分析所節約的軸功率Delt（P）與（HB-HC）xQ2的面積成正比。圖中HO為抽采的最低永許工作頻率。
3 高壓變頻器調速控制方案
根據現場的工藝特點，為了保證設備運行的可靠性和節能的的需要，對現場兩臺瓦斯抽泵采用了一拖二手動切換方案。
在同一時間內，高壓變頻器只能拖動一臺電機運行且相互之間有互鎖功能。如果變頻出現故障或檢修可以隨時切換到工頻運行。該柜嚴格按照“五防”聯鎖要求設計，完全能夠保證變頻調速系統安全運行。
4 瓦斯抽放系統運行參數與節能計算
在瓦斯抽放系統安裝調試完工后投入運行，根據運行情況把高壓變頻器的頻率設置在20Hz-50Hz之間進行了參數觀察，其實際數值如下表（見表1）
5 變頻器運行的節能效果
煤礦瓦斯抽放泵使用變頻器除了軟起、軟停外最主要的是在煤礦井下工況情況變化和前期投入使用時調節頻率實現瓦斯抽放在經濟狀況下運行。根據運行參數統計和本煤礦的實際情況，本抽放泵一般在35Hz運行時抽放合理瓦斯不超限且在這個頻率運行時間的較多些，按設備年平均運行為360天（其余天數為檢修時間），節能效果如下計算所示：
5.1 由上統計設備在50Hz運行時年耗電量計算：
W1=P1T=549.4x24x350=4614960kW.h
5.2 由上y計設備在35Hz運行時年耗電量計算：
W2=P2T=338.4x24x350=2920320kW.h
5.3 每年節能計算：
W= W1-W2=4614960-2920320=1694640kW.h
5.4 電價按照0.5元/kW.h計算：
每年節約電費為1694640kW.hx0.5元/kW.h=847320元。
6 使用變頻器運行的優點
使用變頻器作為瓦斯泵站的啟動控制后較大的改善了整個控制工藝，對生產成本又了明顯的降低，綜合考慮使用變頻器后有以下幾方面的優點：
6.1 提高網側功率因數
（1） 電機直接由工頻驅動時，滿載時功率因數為0.85左右，實際運行功率因數遠低于0.8，采用變頻調速系統后，電源側功率因數可提高到0.9以上，無需無功補償裝置就能明顯減少無功功率，滿足電網要求，可進一步節約上游設備的運行費用。
（2）提高網側功率因數，無功節電明顯，無功節電的意義在于降低其他供電母線的線路損耗，降低變壓器二次側電流，節約的無功電流可以讓出給電網中其他設備，從而化解了新增設備后的變壓器增容問題。同時無功電流的減少可以降低電力變壓器的運行溫升，從而延長電力變壓器的使用壽命。
6.2 降低設備運行與維護費用
（1） 采用變頻調速后，由于通過調節電機的轉速實現節能，在負荷率較低時，電機和泵的轉速也同時降低，設備磨損較之前減輕，維護周期可加長，設備運行壽命延長。
（1） 使用變頻后管道中各處閥門的可開度是100%，運行中不受任何壓力，可顯著減少閥門擋板的維護量;變頻器在運行中只需要定期對變頻器除塵，不用停機保證了生產的延續性。
6.3 延長設備的使用壽命
（1）使用變頻調速裝置后，可對電機實現軟啟動、軟停機，啟動時電流不超過電機額定電流的1.2陪，對電網無任何沖擊，電機使用壽命延長。
（2）變頻器的啟動、停止時間是任意可調的，也就是說啟動時的加速度和停車時的減速度是任意可調的。
（3）在整過運行范圍內，電機可以保證運行平穩，損耗減小;電機啟動時的噪音和啟動電流非常小，無任何異常振動和噪音;
6.4 保證設備安全運行
（1）設備具有過流、短路、過壓、欠壓、缺相、溫升等多種保護功能，更完善的保護電網和電機。
（2）適應電網電壓波動能力強，電壓工作范圍寬，電網電壓在-15%-- +10%之間波動時，系統均可正常運行。操作簡單，運行方便，可通過計算機遠程給定參數，實現智能調節。
7 結語
對變頻調節效果及節能原理進行分析，從實踐中得到論證后，筆者在萬峰集團礦業公司所屬煤礦的瓦斯抽放站（泵型號為2BEC72，功率為630kW）實現變頻控制后，經理論與實踐兩結合將頻率設置在35Hz左右節電效果十分明顯。
參考文獻
