變頻調(diào)速技術(shù)方案

　　變頻調(diào)速一般有以下3種方案可以實(shí)施應(yīng)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(jī)選用高壓電機(jī)；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(jī)選用高壓電機(jī)；③高一低方式，就是用一臺單獨(dú)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(jī)。

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

　　QF為用戶側(cè)高壓開關(guān)柜內(nèi)斷路器，K1、K2、K3為同一柜內(nèi)真空接觸器；QS1、QS2為同一柜內(nèi)隔離開關(guān)，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(yùn)行時(shí)，手動合隔離開關(guān)OS1、OS2，此時(shí)高壓變頻器輸出開關(guān)接點(diǎn)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(dāng)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(fēng)機(jī)故障），高壓變頻器自動分開K1、K2，待電機(jī)電壓衰減到額定電壓的1O％左右，延時(shí)合K3高壓變頻裝置自動切換到工頻繼續(xù)運(yùn)行．以提高系統(tǒng)的可靠性變頻到工頻切換大約在3s以內(nèi)完成。

　　當(dāng)高壓變頻器檢測到電機(jī)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(shí)輸出跳閘接點(diǎn)用于跳開斷路器QF。

　　高壓變頻器技術(shù)特點(diǎn)

　　目前高壓變頻器的主電路拓?fù)浞矫嬷饕?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(chǎn)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(shù)特點(diǎn)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(jié)構(gòu)：高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)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(gè)功率單元．每8個(gè)功率單元串聯(lián)構(gòu)成一相。每個(gè)功率單元結(jié)構(gòu)上完全一致，可以互換。其電路結(jié)構(gòu)見圖3，其為基本的交一直一交單相逆變電路．整流側(cè)為二極管三相全橋．通過對IGBT逆變橋進(jìn)行正弦PWM控制。

　?。?）輸入側(cè)結(jié)構(gòu)：輸入側(cè)由移相變壓器給每個(gè)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(gòu)成多級相疊加的整流方式，可以大大改善網(wǎng)側(cè)的電流波形（網(wǎng)側(cè)電壓電流諧波指標(biāo)滿足IEEE519一l992和GBT/14549-93的要求）．使其負(fù)載下的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近1，無需任何功率因數(shù)補(bǔ)償、諧波抑制裝置。由于變壓器副邊繞組的獨(dú)立性．使每個(gè)功率單元的主回路相對獨(dú)立．類似于常規(guī)低壓變頻器．便于采用現(xiàn)有的成熟技術(shù)。

　?。?）輸出側(cè)結(jié)構(gòu)：輸出側(cè)由每個(gè)功率模塊的U、V輸出端子相互串接而成星型接法給電機(jī)供電．通過對每個(gè)單元的PWM波形進(jìn)行重組．可得到階梯正弦PWM波形。這種波形正弦度好dv／dt?。畬﹄娎|和電機(jī)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(jī)。同時(shí)．電機(jī)的諧波損耗大大減少．消除負(fù)載機(jī)械軸承和葉片的振動。當(dāng)某一個(gè)功率模塊出現(xiàn)故障時(shí)．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(yùn)行．由此可避免很多場合下停機(jī)造成的損失。

　?。?）控制器：控制器由高速單片機(jī)、嵌入式人機(jī)界面和PLC共同構(gòu)成單片機(jī)實(shí)現(xiàn)PWM控制、嵌人式人機(jī)界面提供友好的全中文WINDOWS監(jiān)控和操作界面．同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)化控制內(nèi)置PLC則用于柜體內(nèi)開關(guān)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。