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高壓變頻器范文第1篇

【關(guān)鍵詞】變頻器；組成部分；工作原理；故障處理

唐山開灤熱電有限責(zé)任公司林電分公司有6臺引風(fēng)機(jī)使用HARSVERT-A系列高壓變頻器，近段時間2#爐1#、2#引風(fēng)機(jī)變頻器頻繁出現(xiàn)故障，導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)處于工頻狀態(tài)運行，在一定程度上影響的電廠的經(jīng)濟(jì)效益。通過參與這幾次變頻故障處理，本文從理論與實際相結(jié)合觀點出發(fā)簡單介紹HARSVERT-A系列高壓變頻器的故障處理。

1．引風(fēng)機(jī)變頻器組成部分

HARSVERT-A系列高壓變頻器由4部分組成：旁路柜、變壓器柜、功率柜、控制柜。

2.引風(fēng)機(jī)變頻器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

2.1旁路柜

里面有3個QS1、QS2、QS3隔離開關(guān)，其中QS1、QS2閉合，QS3斷開后變頻器處于變頻狀態(tài)，QS3閉合，QS1、QS2斷開后，高壓系統(tǒng)甩開變頻處于工頻運行。

2.2變壓器柜

里面是一臺移相變壓器，原邊Y形連接，副邊采用延邊三角形連接共，21副三相繞組，分別為功率柜內(nèi)每臺功率單元供電，它們被分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三大部分，每部分具有7副三相小繞組。從旁路柜QS1隔離刀閘過來的6.3KV高壓電經(jīng)過變壓器柜內(nèi)的移相變壓器變換成490V電壓。

2.3功率柜

里面由21個功率單元，每相由7個功率單元相串聯(lián)并組成Y形連接，通過旁路柜內(nèi)的QS2刀閘驅(qū)動電機(jī)。功率單元為基本的交-直-交單相逆變電路，如圖二所示整流側(cè)由VD1～VD6二極管組成三相橋式全波整流電路將三相交流電整流成直流電，通過濾波電路濾去電壓波紋，最后通過對IGBT逆變橋進(jìn)行正弦PWM控制，可得到單相交流輸出。

2.4控制柜

控制柜主要是由控制器、人機(jī)操作界面和PLC共同構(gòu)成?？刂破?、PLC以及變壓器柜內(nèi)的溫度傳感器通過光纖通訊技術(shù)與嵌入式人機(jī)界面相互通信。

3.變頻器的工作原理

HARSVERT-A系列高壓變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機(jī)。

4.引風(fēng)機(jī)變頻器的常見故障及處理方法

根據(jù)工控機(jī)上的故障信息，可以采用下面的方法進(jìn)行分析處理：

4.1單元過電壓

首先我們檢查高壓電源正向波動是否超過額定電壓的115％；如果是減速時過電壓，主要原因為減速時間過短、負(fù)載回饋能量過大未能及時被釋放。若電機(jī)驅(qū)動慣性較大的負(fù)載時，當(dāng)變頻器頻率（即電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速）下降時電機(jī)的實際轉(zhuǎn)速可能大于同步轉(zhuǎn)速，這時電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，此部分能量將通過變頻器的逆變電路返回到直流回路，從而使變頻器出現(xiàn)過壓，可以適當(dāng)加大變頻器的減速時間設(shè)定值；檢查接線螺栓是否松動和打火、單元控制板是否損壞。

4.2單元過流

變頻器顯示過流，出現(xiàn)這種顯示時，如果是啟動時過電流適當(dāng)增加變頻調(diào)速系統(tǒng)的加速時間設(shè)定值；檢查功率單元輸出U V端子是否短路；檢查負(fù)載是否存在機(jī)械故障；電機(jī)絕緣是否完好。

4.3單元過熱

檢查環(huán)境溫度是否超過允許值；單元風(fēng)機(jī)是否正常工作，進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口是否暢通；裝置是否長時間過載運行?，F(xiàn)場處理時先判斷變頻器是否確實存在溫度過高情況，如果溫度過高可先按以上原因排除故障；若變頻器溫度正常情況下出現(xiàn)過熱報警，最后檢查功率單元控制板和溫度繼電器是否正常。

4.4無法調(diào)整運行頻率

如果外部模擬電位器無法調(diào)節(jié)變頻器的頻率，檢查變頻系統(tǒng)控制是否處于就地控制，頻率給定為計算機(jī)給定方式。如果是工控機(jī)無法調(diào)節(jié)變頻器的頻率，檢查變頻系統(tǒng)是否處于遠(yuǎn)程控制，頻率由模擬給定方式給定。另外，林電引風(fēng)機(jī)變頻為開環(huán)運行模式，如果運行改為閉環(huán)運行模式，則變頻器運行由PID調(diào)節(jié)器輸出，我們用戶不能直接給定，通過調(diào)節(jié)模擬電位器或工控機(jī)界面設(shè)定的只是頻率的期望值。

4.5變頻器人機(jī)界面顯示高壓未就緒

出現(xiàn)這種狀況時表現(xiàn)出來的現(xiàn)象是變頻器沒有啟動，變頻器頂上的冷卻風(fēng)扇停止轉(zhuǎn)動，人機(jī)界面顯示高壓未就緒，首先我們合QF0，斷開QS1、QS2、QS3先確定一次高壓部分有沒有問題，用高壓驗電器檢查QS1刀閘上口是否帶電，經(jīng)檢查帶電，然后目標(biāo)鎖定在變頻器內(nèi)，檢查旁路柜QS2刀閘至變壓器輸出接線沒有問題，在下面的檢查發(fā)現(xiàn)故障原因為在變壓器二次側(cè)FU2熔斷器熔斷，造成K0繼電器線圈沒有帶電，K0繼電器常開接點沒有閉合，人機(jī)界面顯示高壓未就緒。

5.結(jié)束語

隨著變頻器應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，變頻器在使用中出現(xiàn)的問題大致相似，作為使用者我們應(yīng)該熟悉變頻可能出現(xiàn)的故障和處理的方法，給電廠安全經(jīng)濟(jì)運行提供安全的保障?！科]

【參考文獻(xiàn)】

高壓變頻器范文第2篇

【關(guān)鍵詞】高壓變頻器；電廠；應(yīng)用分析；起動裝置

由于當(dāng)前我國的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展快速，各行各業(yè)的市場競爭趨勢也越來越激烈，加上電力市場行業(yè)的改革進(jìn)程不斷推進(jìn)與發(fā)展，以及政府出臺的各類電廠電網(wǎng)分開、競價上網(wǎng)等相應(yīng)政策，如何提高電力企業(yè)的經(jīng)營利潤及企業(yè)效益是當(dāng)前首要解決的問題。

1 高壓變頻器及其在電廠中的運用方式

1.1 高壓變頻器概述

為了提升電力企業(yè)的經(jīng)營效益，必須先降低電廠的用電率及其發(fā)電成本，以便提升電力企業(yè)的自身綜合實力與競爭實力、經(jīng)濟(jì)效益。而高壓交流變頻調(diào)速技術(shù)可以有效的對交流電動機(jī)實現(xiàn)變頻調(diào)速，此技術(shù)主要是由1990年代開始崛起的，通過應(yīng)用高壓交流變頻調(diào)速技術(shù)，可以有效、快速的對電力企業(yè)設(shè)備實現(xiàn)高技能、高效化、高節(jié)能化、高精確度、高范圍化的調(diào)速，從而為用戶提供完善、全面的電力電子保護(hù)功能。此外，高壓變頻器不僅具備運行的安全性、可靠性與穩(wěn)定性，而且為用戶提供了全面、便捷化的服務(wù)，現(xiàn)已成為電力企業(yè)開展電機(jī)節(jié)能化進(jìn)程的首選裝置。

由于高壓變頻器并不單單只有一種，其類別較多，而且隨著我國市場經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對電廠的要求也越來越高，通過加大力度將高壓變頻器應(yīng)用于電廠管理、控制與生產(chǎn)等各方面之中，可以有效的提高電廠的經(jīng)營效益。當(dāng)前，我國電廠中所使用的高壓變頻器主要為相互串聯(lián)式的交-直-交高壓變頻器，此種高壓變頻器主要包括三大部分：變頻器的控制系統(tǒng)、輸入移箱式變壓器以及功率單元這三大部分。

1.2 高壓變頻器在電廠中的運用方式

在電廠中，主要是將高壓變頻器運用于功率較高的電壓輔機(jī)上，類似循環(huán)水泵、凝結(jié)水泵、引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)及灰漿泵等。由于各類設(shè)備不同，其相應(yīng)的負(fù)載水平也各不相同。在高壓變頻器的應(yīng)用過程中，通過結(jié)合其相應(yīng)的設(shè)備負(fù)載水平，可以采取各種運用方式，包括：“一拖一”的方式、“一拖二”的方式等。

2 高壓變頻器在電廠中的具體應(yīng)用分析

通過使用高壓變頻器來實現(xiàn)對電廠中水泵與風(fēng)機(jī)的變頻控制，調(diào)節(jié)水泵與風(fēng)機(jī)運行、轉(zhuǎn)速的依據(jù)即為相應(yīng)高壓變頻器的實際壓力與流量的變化，保障了電廠中設(shè)備運行的可靠性與穩(wěn)定性，它對于減少相應(yīng)發(fā)電廠的能源消耗與提升電廠企業(yè)的經(jīng)營效益具有重要作用?，F(xiàn)將其應(yīng)用分析如下：

2.1 高壓變頻器在電廠中的控制應(yīng)用

近幾年來，我國的交流變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展快速，尤其是矢量控制技術(shù)，在我國電廠的應(yīng)用與推廣中較為廣泛，促使交流電力拖動技術(shù)更為完善，從而可以有效的實現(xiàn)將設(shè)備的調(diào)速范圍拓寬，將其調(diào)速精度提高，在四象限做可逆運行活動并實現(xiàn)較快的動態(tài)響應(yīng)。由此可見，通過使用高壓變頻器，可以促使電廠在運行過程中更加節(jié)約能源，并提高其各方面的精確度。

2.2 高壓變頻器在電廠中的節(jié)能應(yīng)用

目前，在中國電源結(jié)構(gòu)中，火電占74%，水電占25%，核電僅占1%左右，因此火電機(jī)組及其輔機(jī)設(shè)備的節(jié)能工作是非常重要的?；鹆Πl(fā)電廠中的各種動力設(shè)備中，風(fēng)機(jī)水泵類負(fù)載占絕大部分。由于各電廠調(diào)峰力度的加大，這些設(shè)備的負(fù)荷變化范圍很大，所以必須實時調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)水泵的流量。通過將高壓變頻器應(yīng)用于電廠的節(jié)能環(huán)節(jié)中，可以有效、明顯的實現(xiàn)其節(jié)能作用。

2.3 高壓變頻器在電廠中的風(fēng)機(jī)、水泵改造應(yīng)用分析

2.3.1 變頻器在電廠中的風(fēng)機(jī)、水泵改造應(yīng)用分析

現(xiàn)將高壓變頻器安裝于電廠中的風(fēng)機(jī)、水泵配置的電動機(jī)處，針對對其展開的變頻節(jié)能改造進(jìn)行分析。

（1）本機(jī)控制時通過高壓變頻器控制柜上觸摸屏可就地人工啟動、停止高壓變頻器，可以調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速、頻率。遠(yuǎn)程控制放在控制室，設(shè)有操作臺和上位機(jī)，由配電工操作控制。通過上位機(jī)配電工可以隨時了解設(shè)備的運行情況，通過操作臺可實現(xiàn)對高壓變頻器進(jìn)行簡單的遠(yuǎn)方操作。配電工可以根據(jù)工況自由選定高壓變頻器“手動/自動”調(diào)速運行。

（2）系統(tǒng)要求控制的壓力值由手操器給定（4～20mA電流信號），母管壓力反饋信號經(jīng)壓力變送器檢測后，再由DCS供給。壓力比較和PID運算均由DCS完成，其變換出來信號作為變頻器給定信號，確保管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定在壓力設(shè)定值上。同時，通過變頻器的模擬量輸出接口將管網(wǎng)壓力、實際電壓、電流、頻率反饋到DCS監(jiān)控系統(tǒng)上。

（3）風(fēng)機(jī)水泵變頻調(diào)速的節(jié)能原理

當(dāng)采用變頻調(diào)速時，可以按需要升降電機(jī)轉(zhuǎn)速，改變風(fēng)機(jī)水泵的性能曲線，使風(fēng)機(jī)水泵的額定參數(shù)滿足工藝要求，根據(jù)風(fēng)機(jī)水泵的相似定律，變速前后流量、壓力、功率與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系為：

Q1/Q2=N1/N2

H1/H2=（N1/N2）?

P1/P2=（N1/N2）?

Q1、H1、P1—風(fēng)機(jī)水泵在N1轉(zhuǎn)速時的流量、壓力、功率

高壓變頻器范文第3篇

Abstract： In order to reduce malfunctions and maintenance time and prolong the service life of boiler induced draft fan motor， Hebei Lingda Environment-friendly Power Plant reforms the high-voltage frequency converter of boiler induced draft fan. This paper introduces the necessity and implementation programmes of high-voltage frequency conversion， and describes the effect of high-voltage frequency conversion reform， which is of guiding significance for high-voltage frequency converters in similar situations.

關(guān)鍵詞： 高壓變頻器；引風(fēng)機(jī)；改造方案

Key words： high-voltage frequency converter；induced draft fan；improvement plan

中圖分類號：TN77 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）29-0053-02

1 設(shè)備概況

目前我公司引風(fēng)機(jī)電機(jī)規(guī)格為250KW 10000V YKK-450-2型.變頻器采用DFCVERT-MV高壓大功率變頻器，自投運以來出現(xiàn)運行不穩(wěn)定，故障率較高的狀況，故障類型主要分為控制系統(tǒng)故障和硬件系統(tǒng)故障兩類，控制系統(tǒng)方面主要有“單元系統(tǒng)通訊故障”，硬件方面主要有“單元缺相故障，旁通運行”、“單元直流過壓”、“單元直流欠壓”“單元系統(tǒng)通訊故障”由于是單機(jī)運行風(fēng)險比較大，因此對變頻器運行的可靠性要求非常高，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改造。

2 主控系統(tǒng)改造

2.1 改造目的

現(xiàn)有功率單元控制板故障率較高，經(jīng)常出現(xiàn)單元直流過壓問題就是控制板設(shè)置的保護(hù)定值漂移所致，究其原因是因為板件設(shè)置的電位器工作不穩(wěn)定，且沒有功率單元測溫功能，當(dāng)冷卻風(fēng)扇停運后跳高壓開關(guān)，穩(wěn)定性較差。

2.2 改造方案

2.2.1 更換硬件：主控板、光纖。

2.2.2 升級軟件：PLC軟件、觸摸屏、功率單元控制程序、296升級到7058配套軟件，功率單元控制板和觸摸屏修改軟件程序。

2.2.3 實施方案

①現(xiàn)有主控系統(tǒng)設(shè)備，包括主板及端子板、光通子板及母板、光纖拆除。

②升級現(xiàn)有功率單元控制板程序為122控制板。

③將原連接功率單元和光通子板的光纖，由一對一改接同級三單元串聯(lián)后連接主控板方式。

④根據(jù)硬件的變更，連接相應(yīng)的二次連接線。

⑤對PLC軟件、觸摸屏、功率單元控制程序進(jìn)行升級，并將主板程序由296升級到7058配套軟件。

2.3 改造前后效果對比

2.3.1 技術(shù)參數(shù)對比，如表1。

2.3.2 邏輯功能對比，如表2。

3 瞬時停電再啟動改造

3.1 改造目的

瞬停功能是指在主電源發(fā)生短時失電后，變頻器能夠不停機(jī)，當(dāng)電源恢復(fù)時重新投入工作的功能，瞬停功能能夠滿足系統(tǒng)3～10秒的失電。

3.2 改造方案

①增加硬件：輸出PT、輸入變壓器、瞬停板、PLC擴(kuò)展模塊；

②更新軟件：瞬停板配套軟件；

③實施方案：

1）當(dāng)系統(tǒng)主電源消失后，瞬停檢測板通過輸入PT在10ms內(nèi)檢測到高壓失電，使變頻器進(jìn)入瞬停狀態(tài)。2）當(dāng)系統(tǒng)主電源重新來到時，瞬停板檢測到高壓信號后，使主控進(jìn)入來電狀態(tài)，主控開始通過瞬停板檢測電機(jī)殘壓信號，并用適當(dāng)?shù)碾妷汉皖l率重新帶動電機(jī)恢復(fù)到停電之前的狀態(tài)。3）系統(tǒng)示意圖：

3.3 改造前后效果對比

先前由于系統(tǒng)故障或廠用電系統(tǒng)方式切換時間超過100ms時，高壓變頻器跳高壓開關(guān)，引起鍋爐MFT停爐。改造后，可以實現(xiàn)高壓斷電不超過10s的情況下，高壓變頻器持續(xù)工作，自動跟蹤系統(tǒng)電壓和頻率衰減情況，瞬停板檢測電機(jī)殘壓信號，并用適當(dāng)?shù)碾妷汉皖l率重新帶動電機(jī)恢復(fù)到停電之前的狀態(tài)。

4 軟充電、低壓調(diào)試改造

4.1 改造目的

軟充電技術(shù)是將原有的功率單元高壓分布充電改為集中低壓充電，大大改善高壓上電過程中對功率單元內(nèi)部元器件的沖擊，降低了功率單元的故障率。

并可以實現(xiàn)低壓調(diào)試：在變頻器故障切至工頻工況下，可以將變頻器切至低壓調(diào)試模式，對變頻器進(jìn)行故障處理，并上電進(jìn)行調(diào)試，確定故障排除后，再將電機(jī)切至變頻運行，大大降低了故障處理時間。

4.2 改造方案

①增加硬件：兩組充電電阻（1歐、10歐各一組）、一個開關(guān)、兩個接觸器、配套電纜；

②實施方案：將所增加的硬件統(tǒng)一安裝在柜頂，改造示意圖如圖2。

4.3 改造前后效果對比

現(xiàn)有變頻器主電源上電是直接加在移相變壓器和變頻器功率單元上的，對功率單元內(nèi)部整流元件、IGBT和逆變元件均有很大的沖擊，導(dǎo)致降低元器件的使用壽命，增大故障率。改造后采用軟充電方式，可大大減緩對單元內(nèi)部各元件的沖擊，提高各元件的使用壽命和降低故障率。

低壓調(diào)試模式一改原來變頻器需要停運后才能故障檢測的模式，在變頻工頻運行狀態(tài)下，采用軟充電電壓對變頻器模擬上電，對設(shè)備進(jìn)行檢查并通電試驗，提高設(shè)備的故障檢測效率。

5 工變自動切換改造

5.1 改造目的

工變切換是指在變頻器發(fā)生故障后，自動切換到工頻運行，在變頻器具備運行條件后，自動從工頻切換為變頻的功能，可以大大減少故障切換時間。

5.2 改造方案

①增加硬件：兩個旁通柜（內(nèi)部配置：一臺高壓真空斷路器、兩臺高壓接觸器、一臺過電壓吸收器、PT、配套電纜）。

②實施方案：變切工：正常運行時，QF1和KM1合，QF2斷開，當(dāng)出現(xiàn)重故障或者人工給切換指令時，變頻器斷開QF1和KM1，經(jīng)過電機(jī)去磁時間后合上QF2，電機(jī)進(jìn)入工頻運行狀態(tài)。工切變：人工給出切換指令，變頻器先合上QF1，變頻器進(jìn)入預(yù)充電狀態(tài)，變頻器就緒以后自動運行并斷開QF2，當(dāng)確認(rèn)QF2斷開后合KM1，變頻器檢測電機(jī)的狀態(tài)，并以檢測到的轉(zhuǎn)速開始將電機(jī)帶回50Hz。改造后的系統(tǒng)圖如圖3。

不必停機(jī)檢修，從而滿足重要過程控制場合的實際需求。

6 結(jié)束語

經(jīng)過變頻改造以后，節(jié)能效果非常明顯，而且啟動頻率低，轉(zhuǎn)速低，電流小且平穩(wěn)。實現(xiàn)了軟啟動，避免了以前用工頻啟動時的大電流大轉(zhuǎn)矩對電機(jī)、電纜、開關(guān)及機(jī)械設(shè)備的沖擊。不僅延長了電機(jī)等設(shè)備的壽命，也減輕了軸承的磨損，提高了安全供電的可靠性。

參考文獻(xiàn)：

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[3]唐立滇.高壓變頻器在火力發(fā)電廠300MW機(jī)組引風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用[J].變頻器世界，2008（05）.

高壓變頻器范文第4篇

廣東省韶關(guān)鋼鐵集團(tuán)有限公司(以下簡稱韶鋼)位于韶關(guān)市南郊，占地面積8320m2。韶鋼是中國500家最大工業(yè)企業(yè)和國家512家重點企業(yè)之一，世界100家大型鋼鐵企業(yè)排行第95位，具有年產(chǎn)鋼160萬噸以上能力。煉鐵廠是韶鋼的一個主體生產(chǎn)廠，負(fù)責(zé)公司所需鐵水和鐵塊冶煉。煉鐵廠現(xiàn)有6座高爐，總爐容2405m3，年產(chǎn)生鐵230萬噸。

高爐冶煉鐵水過程中產(chǎn)生大量的熔渣，通常是用大流量的中壓水將其降溫并沖散，同時輸送到水渣池回收，作為煉鐵生產(chǎn)的副產(chǎn)品。高爐生產(chǎn)是不間斷的，一般情況下每天出鐵15次，在高爐出鐵前、后各放一次渣，兩次出渣時間約30min，在此時間內(nèi)要求水沖渣系統(tǒng)的水泵滿負(fù)荷工作，其余時間水泵只需保持約30%水流量防止管道堵塞即可。我廠4#-高爐使用ZGB-300型沖渣泵，機(jī)組有關(guān)數(shù)據(jù)如附表

原系統(tǒng)運行時，起動前管道進(jìn)出水閥門關(guān)閉，起動后閥門開度約90%，機(jī)組全速運行，電網(wǎng)電壓6300V，電機(jī)運行電流33A，功率因數(shù)81.6%，耗電功率294kW。不需沖渣水時通過調(diào)節(jié)閥門在30%來調(diào)節(jié)水流量(此時電機(jī)電流25A)，耗電功率214kW，一方面導(dǎo)致大量的節(jié)能損失，另一方面頻繁操作閥門，致使其使用壽命大大降低，增加了停產(chǎn)更換閥門的時間，為此我廠決定對4#高爐沖渣泵進(jìn)行改造。

2系統(tǒng)方案選擇

在選擇調(diào)速方案時，我們曾從節(jié)省投資出發(fā)考慮過使用調(diào)速型液力偶合器，但由于需將原機(jī)組的混凝土基礎(chǔ)全部打掉重新?lián)v制，工作量大、施工周期長，將影響正常生產(chǎn)，為此決定采用高壓變頻調(diào)速器。

面對當(dāng)今國內(nèi)外的眾多高壓變頻產(chǎn)品，2001年初，我們組織專業(yè)人員對國內(nèi)外高電壓、大功率的變頻器這一新技術(shù)進(jìn)行了全面慎重的考察論證，最后決定采用國產(chǎn)高電壓、大功率變頻調(diào)速裝置，原因如下:

(1)目前國產(chǎn)高壓大功率變頻器已具備和國外產(chǎn)品相抗衡的技術(shù)水平;

(2)更符合中國國情，如:變頻器性能更適合國內(nèi)電網(wǎng)狀況、全中文操作界面等;

(3)產(chǎn)品備件采購方便;

(4)售后服務(wù)及時、周到;

(5)性價比高于國外同類產(chǎn)品。

通過招標(biāo)形式，我公司選用了國內(nèi)實力雄厚的成都佳靈電氣制造有限公司生產(chǎn)的JCS-6kV/400kWIGBT直接串聯(lián)高壓變頻器。

3佳靈IGBT直接串聯(lián)高壓變頻器原理及特點

目前，低壓變頻調(diào)速技術(shù)已比較成熟，但在高壓變頻調(diào)速技術(shù)方面，由于變頻器的核心功率器件耐壓有限，所以高壓變頻器并不象低壓變頻器一樣具有簡單統(tǒng)一的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生了當(dāng)今各種各樣的結(jié)構(gòu)。

佳靈高壓變頻器由于解決了IGBT直接串聯(lián)這一世界性難題，使其具有和低壓變頻器一樣簡單的結(jié)構(gòu)。該產(chǎn)品成功融入IGBT直接串聯(lián)技術(shù)、正弦波技術(shù)、抗共模電壓技術(shù)和直接速度控制(DSC)技術(shù)，使得產(chǎn)品具有與其它形式(單元串聯(lián)多重化、中心點箝位三電平等)產(chǎn)品無法比擬的優(yōu)越性，該產(chǎn)品已被列為“國家重點技術(shù)創(chuàng)新項目”。

圖1可以看出:該系統(tǒng)由電網(wǎng)高壓直接經(jīng)高壓斷路器進(jìn)入變頻器，經(jīng)過高壓二極管全橋整流、直流平波電抗器和電容濾波，再經(jīng)逆變器逆變，加上正弦波濾波器，簡單易行地實現(xiàn)高壓變頻輸出，直接供給高壓電動機(jī)。其優(yōu)點在于:

(1)整個系統(tǒng)沒有輸入輸出變壓器，體積小重量輕，僅為其他品牌體積的1/2，減少了基建投資，解決了我廠基建空間不足的實際情況。

(2)由于該變頻器結(jié)構(gòu)簡單，無變壓器，所以故障點大大減少，整個系統(tǒng)效率高，額定負(fù)載效率98%以上。

(3)采用正弦波技術(shù)，大大提高輸出波形質(zhì)量，輸出電壓諧波含量小于3%，特有的共模技術(shù)使整個系統(tǒng)的共模電壓及輸出du/dt值完全符合MGI的標(biāo)準(zhǔn)，消除了電機(jī)振動現(xiàn)象，減小了軸承和葉片的機(jī)械應(yīng)力，不需更換我廠原有的舊電機(jī)，無需降容使用。

(4)采用用直接速度控制技術(shù)(DSC)，響應(yīng)速度高于其它同類產(chǎn)品，轉(zhuǎn)矩脈動小，低速仍能保持平滑靜音運行。

(5)可實現(xiàn)工頻旁路，檢修方便，而且具有完善的系統(tǒng)保護(hù)功能。

4改造方案

由電機(jī)轉(zhuǎn)速公式可知:

n=60f×(1-s)/p

其中:s—轉(zhuǎn)差率

n—轉(zhuǎn)子實際轉(zhuǎn)數(shù)(r/min)

f—電流頻率

p—電機(jī)的極對數(shù)

可見，只要改變電機(jī)的頻率f，就可以實現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，高電壓大功率變頻器通過控制IGBT(絕緣柵雙極型電力場效應(yīng)管)的導(dǎo)通和關(guān)斷，使輸出頻率連續(xù)可調(diào)。而且是隨著頻率的變化，輸出電流、電壓、功率都將發(fā)生變化，即負(fù)荷大時轉(zhuǎn)速大，輸出功率大，負(fù)荷小時轉(zhuǎn)速小，輸出功率也小。

由流體力學(xué)可知:

Q′=Q(n′/n)

H′=H(n′/n)2

P′=P(n′/n)3

當(dāng)泵機(jī)低于額定轉(zhuǎn)速時節(jié)電為

E=〔1-(n′/n)3〕×P×T(kWh)

式中:n—額定轉(zhuǎn)速

n′—實際轉(zhuǎn)速

P—額定轉(zhuǎn)速時電機(jī)功率

T—工作時間

可見，通過變頻改造，沖渣泵流量Q、壓力H及軸功率P都將發(fā)生較大的改變，不但節(jié)能而且大大提高了設(shè)備運行性能。

以上公式為本廠提供了充分理論依據(jù)，我廠根據(jù)沖渣泵的實際特性對其進(jìn)行了具體改造，沖渣泵在沖渣時工作在49.5Hz，在不沖渣時工作在25Hz，考慮到工藝對調(diào)速精度要求不是很高，本系統(tǒng)只采用開環(huán)控制并在高爐值班室操作，需沖渣時給調(diào)節(jié)系統(tǒng)一個“1”的信號，電機(jī)高速運行，不需沖渣時將此信號取消，電機(jī)低速運行，取得了很好的節(jié)能效果。

5改造后的系統(tǒng)實際運行狀況

變頻器到廠后，我廠技術(shù)人員同成都佳靈電氣制造有限公司派出的技術(shù)人員一道，經(jīng)過幾天的安裝，一次性調(diào)試成功。于2001年11月28日開始正式運行，現(xiàn)已累計運行18個月，經(jīng)過反復(fù)多種測試各運行參數(shù)一直正常，變頻器質(zhì)量性能良好，安全可靠，各項指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計要求:

(1)諧波抑制效果良好。電壓諧波含量小于3%，符合IEEE519-1992和GB/T14549-93標(biāo)準(zhǔn)。

(2)各種保護(hù)功能完善。過流、過壓、欠壓、故障保護(hù)等功能可靠，并且考慮了外部電網(wǎng)的防雷擊等多環(huán)節(jié)保護(hù)功能。

(3)各種指示功能完備。具有輸入、輸出電流和電壓、運行頻率、故障顯示、運行狀態(tài)指示等功能。

(4)操作簡便。同普通的低壓變頻器的功能操作方式相似，功能設(shè)置和調(diào)整簡單方便。

6節(jié)能量的驗證及測試方法

(1)測量無變頻調(diào)速時另一臺機(jī)組在工頻電壓下運行的電壓、電流、功率因數(shù)。

(2)測量有變頻調(diào)速時機(jī)組在49.5Hz頻率電壓下運行變頻器輸入端的電壓、電流、功率因數(shù)。

(3)測量有變頻調(diào)速時機(jī)組在25Hz頻率電壓下運行變頻器輸入端的電壓、電流、功率因數(shù)。

(4)測量儀表型號為:電壓互感器:JDZJ-6;電壓表:16L1-V;電流互感器:LZZB-1050/5;電流表:16L1-A;功率因數(shù)鉗型表:HIOI-3266。

通過上述測量參數(shù)，根據(jù)P=1.73U·Icosφ計算得出P50=294kW、P49.5=214kW、P25=82kW。

7改造效益

(1)節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益

機(jī)組49.5Hz運行和無變頻器運行相比可節(jié)省功率ΔP1=P50-P49.5=80kW

機(jī)組25Hz運行和無變頻器運行相比可節(jié)省功率ΔP2=214kW-P25=132kW

年節(jié)電量:ΔW=(H1ΔP1+H2ΔP2)=365(7.5×80+16.5×132)=1013970kWh

(注:每年按365天計,H1:沖渣時間=15×30/60=7.5小時;H2:不沖渣時間=24-7.5=16.5小時)

經(jīng)濟(jì)效益:ΔW電價=1013970×0.56=567823元(注:韶鋼廠工業(yè)電價0.56元/kWh)

(2)節(jié)約維修費用

因沖渣水含有大量的爐渣，原系統(tǒng)管道和閥門在含渣水的高速沖刷下，很短時間內(nèi)管壁就會變薄、閥門密封損壞須重新更換，一般情況下每年需維修費用約15萬元。經(jīng)變頻調(diào)速改造后，有一半時間內(nèi)管道的水流速度降低，磨擦減少，管道和閥門的使用壽命大大延長，每年可降低維修費用約1/3，即5萬元。

(3)實現(xiàn)電機(jī)軟起動功能，延長了電機(jī)壽命，大大減少了沖渣泵故障發(fā)生率。

(4)提高了自動化水平，節(jié)約了大量工業(yè)用水。

由上述可知，綜合經(jīng)濟(jì)效益每年可達(dá)60多萬元，一年即可全部收回成本。

8結(jié)論

通過對沖渣泵系統(tǒng)的變頻調(diào)速的技術(shù)改造，我廠使用了成都佳靈電氣制造有限公司制造的IGBT直接串聯(lián)高壓變頻器，經(jīng)過較長時間的運行檢驗，證明該產(chǎn)品性能可靠、功能齊全、技術(shù)先進(jìn)，說明國內(nèi)自主開發(fā)的高壓變頻器在技術(shù)上已經(jīng)處于世界先進(jìn)水平。由于IGBT直接串聯(lián)高壓變頻器無輸入輸出變壓器、體積小、性價比高、綜合性能好等方面均超過了國內(nèi)外其它產(chǎn)品，是新一代高性能高壓變頻產(chǎn)品的代表，為高壓變頻調(diào)速技術(shù)在我廠內(nèi)其它工序的技術(shù)改造提供了一條可行的途徑，在高壓變頻改造領(lǐng)域具有極大的推廣價值。

參考文獻(xiàn)

高壓變頻器范文第5篇

[關(guān)鍵詞]高壓 變頻器 過電壓故障 危害 原因 解決

中圖分類號：TD53 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）01-0063-01

正常情況下，直流母線電壓為三相交流輸入線電壓的峰值。以AC700V輸入電壓等級的功率單元為例計算，直流母線電壓1.414x700=989V。在過電壓發(fā)生時，直流母線的儲能電容電壓將上升，當(dāng)電壓上升至一定的值時〔通常為正常值的10%-20%），高壓變頻器過電壓保護(hù)動作。因此，對于變頻器來說，有一個正常的工作電壓范圍，當(dāng)電壓超過這個范圍時很可能損壞功率單元。

1.過電壓故障的危害

高壓變頻器過電壓主要是指其中間直流回路過電壓，中間直流回路過電壓的主要危害表現(xiàn)在以下幾方面。

1.1 對功率單元直流回路電解電容器的壽命有直接影響，嚴(yán)重時會引起電容器爆裂。因而高壓變頻器廠家一般將中間直流回路過電壓值限定在一定范圍內(nèi)，一旦其電壓超過限定值，變頻器將按限定要求跳閘保護(hù)。

1.2 對功率器件如整流橋、IGBT、SCR的壽命有直接影響，直流母線電壓過高，功率器件的安全裕量減少。例如對AC700V輸入電壓等級的功率單元來說，其功率器件的額定耐壓一般選定在DV1700V左右，考慮器件處在開關(guān)狀態(tài)時dv/dt比較大，因此在直流母線電壓過高時再疊加功率器件開關(guān)過程中產(chǎn)生的過電壓，很有可能超過器件的額定耐壓而造成器件擊穿損壞。

1.3 對功率單元的控制板造成損壞。一般功率單元中控制板上的。DC/DC變換器需從直流母線取電，DC/DC變換器的輸入電壓也有一定的范圍，直流母線電壓過高，則變換器中開關(guān)管如MOSFET也會擊穿。

2.引起過電壓故障的原因

一般能引起中間直流回路真正過電壓的原因主要來自以下兩個方面。

2.1 來自電源輸入側(cè)的過電壓

正常情況下電網(wǎng)電壓的波動在額定電壓的-10%―+10%以內(nèi)，但是，在特殊情況下，電源電壓正向波動可能過大。由于直流母線電壓隨著電源電壓上升，所以當(dāng)電壓上升到保護(hù)值時，變頻器會因過電壓保護(hù)而跳閘。

2.2 來自負(fù)載側(cè)的過電壓

由于某種原因使電動機(jī)處于再生發(fā)電狀態(tài)時，即電動機(jī)處于實際在速比變頻頻率決定的同步轉(zhuǎn)速高的狀態(tài)時，負(fù)載的傳動系統(tǒng)中所儲存的機(jī)械能經(jīng)電動機(jī)轉(zhuǎn)換成電能，通過各個功率單元逆變橋中的四個IGBT中的續(xù)流二極管回饋到功率單元的直流母線回路中。此時的逆變橋處于整流狀態(tài)，如果功率單元中沒有采取消耗這些能量的措施，這些能量將會導(dǎo)致中間直流回路的電解電容器的電壓上升，達(dá)到保護(hù)值即會報出過電壓故障而跳閘。

3.避免過電壓故障的方法

根據(jù)以上針對高壓變頻器過電壓帶來的危害及幾種可能的產(chǎn)生原因的分析，可以從以下四個方面來盡最大可能避免過電壓故障的產(chǎn)生：一是避免電網(wǎng)過電壓進(jìn)入到變頻器輸入側(cè)；二是避免或減少多余能量向中間直流回路饋送，使其過電壓的程度限定在允許的限值之內(nèi)；三是提高過電壓檢測回路的抗干擾性；四是中間直流回路多余能量應(yīng)及時處理。下面介紹主要的處理方式。

3.1 在電源榆入側(cè)增加吸收裝置，減少變頻器榆入過電壓因素

對于電源輸入側(cè)有沖擊過電壓、雷電引起的過電壓、補(bǔ)償電容在合閘或斷開時形成的過電壓可能發(fā)生的情況下，可以采用在輸入側(cè)并聯(lián)浪涌吸收裝置或串聯(lián)電抗器等方法加以解決。

3.2 從變頻器已設(shè)定的參數(shù)中尋找解決辦法

在變頻器中可設(shè)定的參數(shù)主要有兩個：減速時間參數(shù)和變頻器減速過電壓自處理功能。在工藝流程中如不限定負(fù)載減速時間時，變頻器減速時間參數(shù)的設(shè)定不要太短，而使得負(fù)載動能逐漸釋放；該參數(shù)的設(shè)定要以不引起中間回路過電壓為限，特別要注意負(fù)載慣性較大時該參數(shù)的設(shè)定。如果工藝流程對負(fù)載減速時間有限制，而在限定時間內(nèi)變頻器出現(xiàn)過電壓跳閘現(xiàn)象，就要設(shè)定變頻器失速自整定功能或先設(shè)定變頻器不過電壓情況下可減至的頻率值，暫緩后再設(shè)定下一階段變壓器不過電壓情況下可減至的頻率值，即采用分段減速方式。

3.3 采用在中間直流回路上增加適當(dāng)電容的方法

中間直流回路電容對其電壓穩(wěn)定、提高回路承受過電壓的能力起著非常重要的作用。適當(dāng)增大回路的電容量或及時更換運行時間過長且容量下降的電容器#解決變頻器過電壓的有效方法。這里還包括在設(shè)計階段選用較大容量的變頻器的方法，是以增大變頻器容量的方法來換取過電壓保護(hù)能力的提高。

3.4 在條件允許的情況下適當(dāng)降低功率單元輸入電壓

目前變頻器功率單元整流側(cè)采用的是不可控整流橋，電源電壓高，中間直流回〖路電壓也高，有些用戶處電網(wǎng)電壓長期處于最大正向波動值附近。電網(wǎng)電壓越高則變頻器中間直流回路電壓也越高，對變頻器承受過電壓能力影響很大?？梢栽诟邏鹤冾l器內(nèi)配置的移相整流變壓器高壓側(cè)預(yù)留5%、 0分接頭，一般出廠時移相變壓器輸入側(cè)都默認(rèn)接在0分接頭處。在電壓偏高時，可以將輸入側(cè)改接在+5%分接頭上，這樣可適當(dāng)降低功率單元輸入側(cè)的電壓，達(dá)到相對提高變頻器過電壓保護(hù)能力的目的。

3.5 增強(qiáng)過電壓檢測電路的可靠性和抗干擾性

前面提到過電壓檢測電路分為高壓采樣部分和低壓隔離比較部分，因此提高整個電路的可靠性和抗干擾性要從以下兩方面入手。

3.5.1 中間直流母線到電路板上的兩根連接導(dǎo)線要采用雙絞線，并且線長應(yīng)盡量短，電路板檢測回路的入口處要增加濾波電容；降壓電阻應(yīng)選用功率裕性好、溫漂小的電阻。

3.5.2 低壓部分要采用工業(yè)等級的基準(zhǔn)源，采用高共模抑制比的光耦參數(shù)以提高光耦一、二次側(cè)的抗干擾能力。

3.6 在輸入增加逆變電路的方法

處理變頻器中間直流回路能量最好的方法就是在輸入側(cè)增加可控整流電路，可以將多余的能量回饋給電網(wǎng)。但可控整流橋價格昂貴，技術(shù)復(fù)雜，不是較經(jīng)濟(jì)的方法。這樣在實際中就限制了它的應(yīng)用，只有在較高級的場合才使用。

3.7 采用增加泄放電阻的方法