變頻調速技術方案

　　變頻調速一般有以下3種方案可以實施應用：①高一高方式，即采用10kv（6kv）電壓等級的變頻器，直接由電網(wǎng)l0kV（6kV）供電，電機選用高壓電機；②高一低一高方式，就是先將高壓電源變成低壓電源．采用低壓變頻器變頻后再升壓．電機選用高壓電機；③高一低方式，就是用一臺單獨的變壓器，將l0kV（6kv）高壓降至380V，采用低壓變頻器，用低壓電動機。

　　對比3個方案．使用高一高變頻器．在變頻器故障時可以直接啟動．有定型產品．性能良好，穩(wěn)定可靠，但費用較高：高一低一高方式無定型產品．要重新設計電路，電路煩瑣龐大．要增加兩臺變壓器．費用也較高；高一低方式中變頻器直接使用低壓電源，需要設一臺降壓變壓器當降壓變壓器的容量比較小時，在變頻器故障后，電機不能直接啟動。如果降壓變壓器容量過大．會增加增容費用同時變壓器還有一定的電能損耗從經(jīng)濟的角度出發(fā)．對于800～1000kW以上的風機、水泵等電機．建議采用6kv或10kV直接高一高方式的高壓變頻器：對于40O～800kW的電機．建議采用6kV／660v進線變壓器、660V高壓變頻器及660V電動機：對于400kW以下的電動機．宜采用高一低方案．即采用6kV／380V降壓變壓器．380V級變頻器及380V電動機.在某企業(yè)工程中，S0風機為l400kW．電網(wǎng)電壓為10kV，綜合比較，選擇了直接高一高變頻調速方案為了充分保證系統(tǒng)的可靠性．變頻器同時加裝工頻旁路裝置。變頻器異常，不能正常運行時．電機可以自動切換到工頻運行狀態(tài)下運行．以保證生產的需要．其一次系統(tǒng)接線圖見圖1。

　　QF為用戶側高壓開關柜內斷路器，K1、K2、K3為同一柜內真空接觸器；QS1、QS2為同一柜內隔離開關，與變頻器配套提供。K2、K1電氣互鎖，以防止高壓工頻電反送人高壓變頻器。

　　在變頻運行時，手動合隔離開關OS1、OS2，此時高壓變頻器輸出開關接點允許用斷路器QF合閘。QF合閘后，在DCS（或PLC）上可啟動高壓變頻器，高壓變頻裝置自動合K1、K2真空接觸器。

　　當高壓變頻裝置本體故障（如每相故障單元數(shù)大于2、高壓變頻器功率單元超溫、散熱冷卻風機故障），高壓變頻器自動分開K1、K2，待電機電壓衰減到額定電壓的1O％左右，延時合K3高壓變頻裝置自動切換到工頻繼續(xù)運行．以提高系統(tǒng)的可靠性變頻到工頻切換大約在3s以內完成。

　　當高壓變頻器檢測到電機故障（如三相電流不平衡、三相電壓不平衡、過流、過載），高壓變頻器自動封鎖脈沖停止輸出，并跳開真空接觸器K1、K2、K3，同時輸出跳閘接點用于跳開斷路器QF。

　　高壓變頻器技術特點

　　目前高壓變頻器的主電路拓撲方面主要有3電平（或更多電平）電壓型高壓變頻器和單元串聯(lián)多電平電壓型高壓變頻器。羅賓康HARMONY系列、國產高壓變頻器多采用單元串聯(lián)多電平電壓型高壓變頻器，現(xiàn)以其為例．闡述高壓變頻器技術特點變頻器主要由移相變壓器、功率模塊和控制器組成[1]。

　?。?）系統(tǒng)結構：高壓變頻調速系統(tǒng)的結構見圖2，由移相變壓器、功率單元和控制器組成。如：10kV系列有24個功率單元．每8個功率單元串聯(lián)構成一相。每個功率單元結構上完全一致，可以互換。其電路結構見圖3，其為基本的交一直一交單相逆變電路．整流側為二極管三相全橋．通過對IGBT逆變橋進行正弦PWM控制。

　?。?）輸入側結構：輸入側由移相變壓器給每個功率模塊供電，移相變壓器的副邊繞組分為3組，根據(jù)電壓等級和模塊串聯(lián)級數(shù)，一般由24脈沖系列、3O脈沖系列、42脈沖系列、48脈沖系列等構成多級相疊加的整流方式，可以大大改善網(wǎng)側的電流波形（網(wǎng)側電壓電流諧波指標滿足IEEE519一l992和GBT/14549-93的要求）．使其負載下的網(wǎng)側功率因數(shù)接近1，無需任何功率因數(shù)補償、諧波抑制裝置。由于變壓器副邊繞組的獨立性．使每個功率單元的主回路相對獨立．類似于常規(guī)低壓變頻器．便于采用現(xiàn)有的成熟技術。

　　（3）輸出側結構：輸出側由每個功率模塊的U、V輸出端子相互串接而成星型接法給電機供電．通過對每個單元的PWM波形進行重組．可得到階梯正弦PWM波形。這種波形正弦度好dv／dt小．對電纜和電機的絕緣無損壞．無須輸出濾波器就可以延長輸出電纜長度．可直接用于普通電機。同時．電機的諧波損耗大大減少．消除負載機械軸承和葉片的振動。當某一個功率模塊出現(xiàn)故障時．通過控制使輸出端子短路．可將此單元旁路退出系統(tǒng)．變頻器可降額運行．由此可避免很多場合下停機造成的損失。

　?。?）控制器：控制器由高速單片機、嵌入式人機界面和PLC共同構成單片機實現(xiàn)PWM控制、嵌人式人機界面提供友好的全中文WINDOWS監(jiān)控和操作界面．同時可以實現(xiàn)遠程監(jiān)控和網(wǎng)絡化控制內置PLC則用于柜體內開關信號的邏輯處理．可以和用戶現(xiàn)場靈活接口．滿足用戶的特殊需要。