高壓變頻器

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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(tái)引風(fēng)機(jī)使用HARSVERT-A系列高壓變頻器，近段時(shí)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(yùn)行，在一定程度上影響的電廠的經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)參與這幾次變頻故障處理，本文從理論與實(shí)際相結(jié)合觀點(diǎn)出發(fā)簡(jiǎn)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(gè)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(yùn)行。

2.2變壓器柜

里面是一臺(tái)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(tái)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(guò)來(lái)的6.3KV高壓電經(jīng)過(guò)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(gè)功率單元，每相由7個(gè)功率單元相串聯(lián)并組成Y形連接，通過(guò)旁路柜內(nèi)的QS2刀閘驅(qū)動(dòng)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(guò)濾波電路濾去電壓波紋，最后通過(guò)對(duì)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。控制器、PLC以及變壓器柜內(nèi)的溫度傳感器通過(guò)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(guò)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(dòng)機(jī)。

4.引風(fēng)機(jī)變頻器的常見(jiàn)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(guò)電壓

首先我們檢查高壓電源正向波動(dòng)是否超過(guò)額定電壓的115％；如果是減速時(shí)過(guò)電壓，主要原因?yàn)闇p速時(shí)間過(guò)短、負(fù)載回饋能量過(guò)大未能及時(shí)被釋放。若電機(jī)驅(qū)動(dòng)慣性較大的負(fù)載時(shí)，當(dāng)變頻器頻率（即電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速）下降時(shí)電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速可能大于同步轉(zhuǎn)速，這時(shí)電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，此部分能量將通過(guò)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(guò)壓，可以適當(dāng)加大變頻器的減速時(shí)間設(shè)定值；檢查接線螺栓是否松動(dòng)和打火、單元控制板是否損壞。

4.2單元過(guò)流

變頻器顯示過(guò)流，出現(xiàn)這種顯示時(shí)，如果是啟動(dòng)時(shí)過(guò)電流適當(dāng)增加變頻調(diào)速系統(tǒng)的加速時(shí)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(guò)熱

檢查環(huán)境溫度是否超過(guò)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(zhǎng)時(shí)間過(guò)載運(yùn)行。現(xiàn)場(chǎng)處理時(shí)先判斷變頻器是否確實(shí)存在溫度過(guò)高情況，如果溫度過(guò)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(guò)熱報(bào)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(wú)法調(diào)整運(yùn)行頻率

如果外部模擬電位器無(wú)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(jì)算機(jī)給定方式。如果是工控機(jī)無(wú)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(yùn)行模式，如果運(yùn)行改為閉環(huán)運(yùn)行模式，則變頻器運(yùn)行由PID調(diào)節(jié)器輸出，我們用戶不能直接給定，通過(guò)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(shí)表現(xiàn)出來(lái)的現(xiàn)象是變頻器沒(méi)有啟動(dòng)，變頻器頂上的冷卻風(fēng)扇停止轉(zhuǎn)動(dòng)，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(méi)有問(wèn)題，用高壓驗(yàn)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(méi)有問(wèn)題，在下面的檢查發(fā)現(xiàn)故障原因?yàn)樵谧儔浩鞫蝹?cè)FU2熔斷器熔斷，造成K0繼電器線圈沒(méi)有帶電，K0繼電器常開接點(diǎn)沒(méi)有閉合，人機(jī)界面顯示高壓未就緒。

5.結(jié)束語(yǔ)

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(wèn)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(yùn)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(dòng)裝置

由于當(dāng)前我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展快速，各行各業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)趨勢(shì)也越來(lái)越激烈，加上電力市場(chǎng)行業(yè)的改革進(jìn)程不斷推進(jìn)與發(fā)展，以及政府出臺(tái)的各類電廠電網(wǎng)分開、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)等相應(yīng)政策，如何提高電力企業(yè)的經(jīng)營(yíng)利潤(rùn)及企業(yè)效益是當(dāng)前首要解決的問(wèn)題。

1 高壓變頻器及其在電廠中的運(yùn)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(yíng)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(shí)力與競(jìng)爭(zhēng)實(shí)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(duì)交流電動(dòng)機(jī)實(shí)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(guò)應(yīng)用高壓交流變頻調(diào)速技術(shù)，可以有效、快速的對(duì)電力企業(yè)設(shè)備實(shí)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(yùn)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(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)電廠的要求也越來(lái)越高，通過(guò)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(yíng)效益。當(dāng)前，我國(guó)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(yùn)用方式

在電廠中，主要是將高壓變頻器運(yùn)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(guò)程中，通過(guò)結(jié)合其相應(yīng)的設(shè)備負(fù)載水平，可以采取各種運(yùn)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(guò)使用高壓變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(yùn)行、轉(zhuǎn)速的依據(jù)即為相應(yīng)高壓變頻器的實(shí)際壓力與流量的變化，保障了電廠中設(shè)備運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定性，它對(duì)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(yíng)效益具有重要作用。現(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(lái)，我國(guó)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(guó)電廠的應(yīng)用與推廣中較為廣泛，促使交流電力拖動(dòng)技術(shù)更為完善，從而可以有效的實(shí)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(yùn)行活動(dòng)并實(shí)現(xiàn)較快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。由此可見(jiàn)，通過(guò)使用高壓變頻器，可以促使電廠在運(yùn)行過(guò)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(guó)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。火力發(fā)電廠中的各種動(dòng)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(shí)時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)水泵的流量。通過(guò)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(shí)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(dòng)機(jī)處，針對(duì)對(duì)其展開的變頻節(jié)能改造進(jìn)行分析。

（1）本機(jī)控制時(shí)通過(guò)高壓變頻器控制柜上觸摸屏可就地人工啟動(dòng)、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(tái)和上位機(jī)，由配電工操作控制。通過(guò)上位機(jī)配電工可以隨時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行情況，通過(guò)操作臺(tái)可實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓變頻器進(jìn)行簡(jiǎn)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(dòng)/自動(dòng)”調(diào)速運(yùn)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(hào)），母管壓力反饋信號(hào)經(jīng)壓力變送器檢測(cè)后，再由DCS供給。壓力比較和PID運(yùn)算均由DCS完成，其變換出來(lái)信號(hào)作為變頻器給定信號(hào)，確保管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定在壓力設(shè)定值上。同時(shí)，通過(guò)變頻器的模擬量輸出接口將管網(wǎng)壓力、實(shí)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(shí)，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(shí)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(hào)：TN77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(yùn)以來(lái)出現(xiàn)運(yùn)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(yùn)行”、“單元直流過(guò)壓”、“單元直流欠壓”“單元系統(tǒng)通訊故障”由于是單機(jī)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)比較大，因此對(duì)變頻器運(yùn)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(guò)壓?jiǎn)栴}就是控制板設(shè)置的保護(hù)定值漂移所致，究其原因是因?yàn)榘寮O(shè)置的電位器工作不穩(wěn)定，且沒(méi)有功率單元測(cè)溫功能，當(dāng)冷卻風(fēng)扇停運(yùn)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(jí)軟件：PLC軟件、觸摸屏、功率單元控制程序、296升級(jí)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(shí)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(jí)現(xiàn)有功率單元控制板程序?yàn)?22控制板。

③將原連接功率單元和光通子板的光纖，由一對(duì)一改接同級(jí)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(duì)PLC軟件、觸摸屏、功率單元控制程序進(jìn)行升級(jí)，并將主板程序由296升級(jí)到7058配套軟件。

2.3 改造前后效果對(duì)比

2.3.1 技術(shù)參數(shù)對(duì)比，如表1。

2.3.2 邏輯功能對(duì)比，如表2。

3 瞬時(shí)停電再啟動(dòng)改造

3.1 改造目的

瞬停功能是指在主電源發(fā)生短時(shí)失電后，變頻器能夠不停機(jī)，當(dāng)電源恢復(fù)時(shí)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(shí)施方案：

1）當(dāng)系統(tǒng)主電源消失后，瞬停檢測(cè)板通過(guò)輸入PT在10ms內(nèi)檢測(cè)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(lái)到時(shí)，瞬停板檢測(cè)到高壓信號(hào)后，使主控進(jìn)入來(lái)電狀態(tài)，主控開始通過(guò)瞬停板檢測(cè)電機(jī)殘壓信號(hào)，并用適當(dāng)?shù)碾妷汉皖l率重新帶動(dòng)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(duì)比

先前由于系統(tǒng)故障或廠用電系統(tǒng)方式切換時(shí)間超過(guò)100ms時(shí)，高壓變頻器跳高壓開關(guān)，引起鍋爐MFT停爐。改造后，可以實(shí)現(xiàn)高壓斷電不超過(guò)10s的情況下，高壓變頻器持續(xù)工作，自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)電壓和頻率衰減情況，瞬停板檢測(cè)電機(jī)殘壓信號(hào)，并用適當(dāng)?shù)碾妷汉皖l率重新帶動(dòng)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(guò)程中對(duì)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(shí)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(duì)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(yùn)行，大大降低了故障處理時(shí)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(gè)開關(guān)、兩個(gè)接觸器、配套電纜；

②實(shí)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(duì)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(duì)功率單元內(nèi)部整流元件、IGBT和逆變?cè)泻艽蟮臎_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(duì)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(lái)變頻器需要停運(yùn)后才能故障檢測(cè)的模式，在變頻工頻運(yùn)行狀態(tài)下，采用軟充電電壓對(duì)變頻器模擬上電，對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查并通電試驗(yàn)，提高設(shè)備的故障檢測(cè)效率。

5 工變自動(dòng)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(dòng)切換到工頻運(yùn)行，在變頻器具備運(yùn)行條件后，自動(dòng)從工頻切換為變頻的功能，可以大大減少故障切換時(shí)間。

5.2 改造方案

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

②實(shí)施方案：變切工：正常運(yùn)行時(shí)，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(shí)，變頻器斷開QF1和KM1，經(jīng)過(guò)電機(jī)去磁時(shí)間后合上QF2，電機(jī)進(jìn)入工頻運(yùn)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(dòng)運(yùn)行并斷開QF2，當(dāng)確認(rèn)QF2斷開后合KM1，變頻器檢測(cè)電機(jī)的狀態(tài)，并以檢測(cè)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(guò)程控制場(chǎng)合的實(shí)際需求。

6 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)變頻改造以后，節(jié)能效果非常明顯，而且啟動(dòng)頻率低，轉(zhuǎn)速低，電流小且平穩(wěn)。實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)，避免了以前用工頻啟動(dòng)時(shí)的大電流大轉(zhuǎn)矩對(duì)電機(jī)、電纜、開關(guān)及機(jī)械設(shè)備的沖擊。不僅延長(zhǎng)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)：

[1]劉志強(qiáng)，劉春曉，劉世雄.高壓變頻器在電廠鍋爐風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用[J].神華科技，2010（03）.

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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(jiǎn)稱韶鋼)位于韶關(guān)市南郊，占地面積8320m2。韶鋼是中國(guó)500家最大工業(yè)企業(yè)和國(guó)家512家重點(diǎn)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(wàn)噸以上能力。煉鐵廠是韶鋼的一個(gè)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(wàn)噸。

高爐冶煉鐵水過(guò)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(shí)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(shí)間約30min，在此時(shí)間內(nèi)要求水沖渣系統(tǒng)的水泵滿負(fù)荷工作，其余時(shí)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(yùn)行時(shí)，起動(dòng)前管道進(jìn)出水閥門關(guān)閉，起動(dòng)后閥門開度約90%，機(jī)組全速運(yùn)行，電網(wǎng)電壓6300V，電機(jī)運(yùn)行電流33A，功率因數(shù)81.6%，耗電功率294kW。不需沖渣水時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)閥門在30%來(lái)調(diào)節(jié)水流量(此時(shí)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(shí)間，為此我廠決定對(duì)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(shí)，我們?cè)鴱墓?jié)省投資出發(fā)考慮過(guò)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(zhǎng)，將影響正常生產(chǎn)，為此決定采用高壓變頻調(diào)速器。

面對(duì)當(dāng)今國(guó)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(duì)國(guó)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(guó)產(chǎn)高電壓、大功率變頻調(diào)速裝置，原因如下:

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

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

(3)產(chǎn)品備件采購(gòu)方便;

(4)售后服務(wù)及時(shí)、周到;

(5)性價(jià)比高于國(guó)外同類產(chǎn)品。

通過(guò)招標(biāo)形式，我公司選用了國(guó)內(nèi)實(shí)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(diǎn)

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(jiǎn)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(jiǎn)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(diǎn)箝位三電平等)產(chǎn)品無(wú)法比擬的優(yōu)越性，該產(chǎn)品已被列為“國(guó)家重點(diǎn)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)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(guò)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(jiǎn)單易行地實(shí)現(xiàn)高壓變頻輸出，直接供給高壓電動(dòng)機(jī)。其優(yōu)點(diǎn)在于:

(1)整個(gè)系統(tǒng)沒(méi)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(shí)際情況。

(2)由于該變頻器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)變壓器，所以故障點(diǎn)大大減少，整個(gè)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(gè)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(dòng)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(wú)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(dòng)小，低速仍能保持平滑靜音運(yùn)行。

(5)可實(shí)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(shí)際轉(zhuǎn)數(shù)(r/min)

f—電流頻率

p—電機(jī)的極對(duì)數(shù)

可見(jiàn)，只要改變電機(jī)的頻率f，就可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，高電壓大功率變頻器通過(guò)控制IGBT(絕緣柵雙極型電力場(chǎng)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(shí)轉(zhuǎn)速大，輸出功率大，負(fù)荷小時(shí)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(shí)節(jié)電為

E=〔1-(n′/n)3〕×P×T(kWh)

式中:n—額定轉(zhuǎn)速

n′—實(shí)際轉(zhuǎn)速

P—額定轉(zhuǎn)速時(shí)電機(jī)功率

T—工作時(shí)間

可見(jiàn)，通過(guò)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(yùn)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(shí)際特性對(duì)其進(jìn)行了具體改造，沖渣泵在沖渣時(shí)工作在49.5Hz，在不沖渣時(shí)工作在25Hz，考慮到工藝對(duì)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(shí)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)一個(gè)“1”的信號(hào)，電機(jī)高速運(yùn)行，不需沖渣時(shí)將此信號(hào)取消，電機(jī)低速運(yùn)行，取得了很好的節(jié)能效果。

5改造后的系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)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(guò)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(yùn)行，現(xiàn)已累計(jì)運(yùn)行18個(gè)月，經(jīng)過(guò)反復(fù)多種測(cè)試各運(yùn)行參數(shù)一直正常，變頻器質(zhì)量性能良好，安全可靠，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)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(guò)流、過(guò)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(yùn)行頻率、故障顯示、運(yùn)行狀態(tài)指示等功能。

(4)操作簡(jiǎn)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(jiǎn)單方便。

6節(jié)能量的驗(yàn)證及測(cè)試方法

(1)測(cè)量無(wú)變頻調(diào)速時(shí)另一臺(tái)機(jī)組在工頻電壓下運(yùn)行的電壓、電流、功率因數(shù)。

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

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

(4)測(cè)量?jī)x表型號(hào)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(guò)上述測(cè)量參數(shù)，根據(jù)P=1.73U·Icosφ計(jì)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(yùn)行和無(wú)變頻器運(yùn)行相比可節(jié)省功率ΔP1=P50-P49.5=80kW

機(jī)組25Hz運(yùn)行和無(wú)變頻器運(yùn)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(jì),H1:沖渣時(shí)間=15×30/60=7.5小時(shí);H2:不沖渣時(shí)間=24-7.5=16.5小時(shí))

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

(2)節(jié)約維修費(fèi)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?zèng)_刷下，很短時(shí)間內(nèi)管壁就會(huì)變薄、閥門密封損壞須重新更換，一般情況下每年需維修費(fèi)用約15萬(wàn)元。經(jīng)變頻調(diào)速改造后，有一半時(shí)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(zhǎng)，每年可降低維修費(fèi)用約1/3，即5萬(wàn)元。

(3)實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟起動(dòng)功能，延長(zhǎng)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(dòng)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(wàn)元，一年即可全部收回成本。

8結(jié)論

通過(guò)對(duì)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(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行檢驗(yàn)，證明該產(chǎn)品性能可靠、功能齊全、技術(shù)先進(jìn)，說(shuō)明國(guó)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(wú)輸入輸出變壓器、體積小、性價(jià)比高、綜合性能好等方面均超過(guò)了國(guó)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(jià)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(guò)電壓故障 危害 原因 解決

中圖分類號(hào)：TD53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(jí)的功率單元為例計(jì)算，直流母線電壓1.414x700=989V。在過(guò)電壓發(fā)生時(shí)，直流母線的儲(chǔ)能電容電壓將上升，當(dāng)電壓上升至一定的值時(shí)〔通常為正常值的10%-20%），高壓變頻器過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作。因此，對(duì)于變頻器來(lái)說(shuō)，有一個(gè)正常的工作電壓范圍，當(dāng)電壓超過(guò)這個(gè)范圍時(shí)很可能損壞功率單元。

1.過(guò)電壓故障的危害

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

1.1 對(duì)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(shí)會(huì)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(guò)電壓值限定在一定范圍內(nèi)，一旦其電壓超過(guò)限定值，變頻器將按限定要求跳閘保護(hù)。

1.2 對(duì)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(guò)高，功率器件的安全裕量減少。例如對(duì)AC700V輸入電壓等級(jí)的功率單元來(lái)說(shuō)，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(shí)dv/dt比較大，因此在直流母線電壓過(guò)高時(shí)再疊加功率器件開關(guān)過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)電壓，很有可能超過(guò)器件的額定耐壓而造成器件擊穿損壞。

1.3 對(duì)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(guò)高，則變換器中開關(guān)管如MOSFET也會(huì)擊穿。

2.引起過(guò)電壓故障的原因

一般能引起中間直流回路真正過(guò)電壓的原因主要來(lái)自以下兩個(gè)方面。

2.1 來(lái)自電源輸入側(cè)的過(guò)電壓

正常情況下電網(wǎng)電壓的波動(dòng)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(dòng)可能過(guò)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(shí)，變頻器會(huì)因過(guò)電壓保護(hù)而跳閘。

2.2 來(lái)自負(fù)載側(cè)的過(guò)電壓

由于某種原因使電動(dòng)機(jī)處于再生發(fā)電狀態(tài)時(shí)，即電動(dòng)機(jī)處于實(shí)際在速比變頻頻率決定的同步轉(zhuǎn)速高的狀態(tài)時(shí)，負(fù)載的傳動(dòng)系統(tǒng)中所儲(chǔ)存的機(jī)械能經(jīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成電能，通過(guò)各個(gè)功率單元逆變橋中的四個(gè)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(shí)的逆變橋處于整流狀態(tài)，如果功率單元中沒(méi)有采取消耗這些能量的措施，這些能量將會(huì)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(huì)報(bào)出過(guò)電壓故障而跳閘。

3.避免過(guò)電壓故障的方法

根據(jù)以上針對(duì)高壓變頻器過(guò)電壓帶來(lái)的危害及幾種可能的產(chǎn)生原因的分析，可以從以下四個(gè)方面來(lái)盡最大可能避免過(guò)電壓故障的產(chǎn)生：一是避免電網(wǎng)過(guò)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(guò)電壓的程度限定在允許的限值之內(nèi)；三是提高過(guò)電壓檢測(cè)回路的抗干擾性；四是中間直流回路多余能量應(yīng)及時(shí)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(guò)電壓因素

對(duì)于電源輸入側(cè)有沖擊過(guò)電壓、雷電引起的過(guò)電壓、補(bǔ)償電容在合閘或斷開時(shí)形成的過(guò)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(gè)：減速時(shí)間參數(shù)和變頻器減速過(guò)電壓自處理功能。在工藝流程中如不限定負(fù)載減速時(shí)間時(shí)，變頻器減速時(shí)間參數(shù)的設(shè)定不要太短，而使得負(fù)載動(dòng)能逐漸釋放；該參數(shù)的設(shè)定要以不引起中間回路過(guò)電壓為限，特別要注意負(fù)載慣性較大時(shí)該參數(shù)的設(shè)定。如果工藝流程對(duì)負(fù)載減速時(shí)間有限制，而在限定時(shí)間內(nèi)變頻器出現(xiàn)過(guò)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(guò)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(guò)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(duì)其電壓穩(wěn)定、提高回路承受過(guò)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(shí)更換運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)且容量下降的電容器#解決變頻器過(guò)電壓的有效方法。這里還包括在設(shè)計(jì)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(lái)?yè)Q取過(guò)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(zhǎng)期處于最大正向波動(dòng)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(duì)變頻器承受過(guò)電壓能力影響很大。可以在高壓變頻器內(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(shí)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(shí)，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(duì)提高變頻器過(guò)電壓保護(hù)能力的目的。

3.5 增強(qiáng)過(guò)電壓檢測(cè)電路的可靠性和抗干擾性

前面提到過(guò)電壓檢測(cè)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(gè)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(zhǎng)應(yīng)盡量短，電路板檢測(cè)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(jí)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(jià)格昂貴，技術(shù)復(fù)雜，不是較經(jīng)濟(jì)的方法。這樣在實(shí)際中就限制了它的應(yīng)用，只有在較高級(jí)的場(chǎng)合才使用。

3.7 采用增加泄放電阻的方法