图片 1方法一:

一.市场意义我国电力工业2004年底发电总装机容量达到4.4亿kW,年发电量达到了218700亿kWh。平均每年15%的增长速度,满足不了社会日益增长的电力需求。连续四年的“电荒”,已让国民经济遭受了一万亿元的巨大损失。一方面电力供给不足,另一方面我国低效率、高电耗的工业装备和民用设施还在迅速增长,单位GDP产能消耗的电能为发达国家的3-5倍。同国际先进水平的差距仍在继续拉大。目前,全世界正在为能源紧缺而困扰,我国的能源形势尤其严峻。在这样的背景下,国家颁布了《节能法》,并号召各级政府、厂矿企业为建设资源节约型社会而努力。推动社会各方面的节能改造,是当前重要工作之一。节能改造有各种不同的方面,如加强废物利用、利用可再生能源、禁用耗能设备等,但是,通过对拖动风机、水泵、空气压缩机的高电压大功率电动机变频调速方式来实现节能,无疑是潜力较大的节能方式。风机和水泵在国民经济各部门的数量众多,分布面极广,耗电量巨大。据有关部门的统计,全国风机、水泵电动机装机总容量约35000MW,耗电量约占全国电力消耗总量的40%左右。目前,风机和水泵大多数还采用定速运行的方式,利用阀门或挡板的节流进行调节,如果采用调速节能,据估计可达300~500亿kWh/年,相当于6~10个装{TodayHot}机容量为1000MW级的大型火力发电厂的年发电总量。风机、水泵类负载80%的耗电集中在高压大功率电动机上,功率大多集中在300-5000KW之间,分布在各大电厂、自来水厂、钢厂、石油化工企业,进行节能改造易于操作;经过前期的论证和选择,改造后节能一般在20%-40%之间。3250kW/6kV是迄今为止我公司生产的较大功率的高压变频调速系统,也是目前国产高压交-直-交电压源型变频调速系统达到的较大功率,其额定输出电流达到400A。3250kW/6kV高压变频调速系统的开发成功,进一步满足了市场对大容量高品质高压变频调速系统的需求,标志着我公司高压大功率变频器技术又迈上了一个新的台阶。下面就其系统原理、功能特点、应用范围、优化设计、技术参数等方面进行详细阐述。二.系统原理HARSVERT-A系列高压变频调速系统采用直接“高-高”变换形式,为单元串联多电平拓扑结构,主体结构由多组功率模块串联而成,从而由各组低压叠加而产生需要的高压输出,它对电网谐波污染小,输入电流谐波畸变小于4%,电网输入电压谐波畸变小于2%,直接满足IEEE519-1992的谐波抑制标准,输入功率因数高,不必采用输入谐波滤波器和功率因数补偿装置;输出波形质量好,输出电流谐波畸变小于2%,不存在谐波引起的电机附加发热和转矩脉动、噪音、输出dv/dt、共模电压等问题,不必加输出滤波器,就可以使用普通的异步电机。3250kW/6KV高压变频系统共有15个功率单元,每5个功率单元串连构成一相,其系统结构如下图,其中为高压开关;为干式移相隔离变压器;为电动机;为功率单元;为主控箱;人机接口;为可编程控制器;为电流霍尔;为电压检测。

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功率单元每个功率单元分别由输入变压器的一组副边供电,功率单元之间及变压器二次绕组之间相互绝缘,二次绕组采用延边三角形接法,实现多重化,以达到降低输入谐波电流的目的。每个功率单元结构上完全一致,可以互换,其电路结构图如下,系统为基本的单相逆变电路,整流侧为二极管三相全桥,IGBT逆变桥的{HotTag}控制方式为PWM控制,并且有自动单元旁路功能。功率单元内器件承受的较高电压为单元内直流母线的电压,可以直接使用低压功率器件,器件不必串联,不存在器件串联引起的均压问题,而且功率单元中采用的低压IGBT功率模块,驱动电路简单,技术成熟可靠,器件工作在低压状态,不易发生故障。单元旁路功能:当某个功率模块发生故障时自动旁路运行,变频装置不停机,但需降额使用,即在每个功率单元输出端之间并联旁路电路,当功率单元故障时,封锁该功率单元IGBT的触发信号,然后让旁路SCR导通,保证电机电流能通过,仍形成通路。这样能维持生产要求,大大提高了系统运行的可靠性。三.HARSVERT-A系列高压变频调速系统性能特点Ø变频器为高-高结构,6kV直接输出,不需输出升压变压器,输出为单元串联移相式PWM方式;Ø系统一体化设计,包括输入干式隔离变压器,变频器等所有部件及内部连线,用户只须连接高压输入、高压输出、低压控制电源和控制信号线即可。整套系统在出厂前进行整体测试;Ø30脉冲输入符合并优于IEEE519~1992及GB/T14549~93标准对电压失真和电流失真较严格的要求;Ø在20~100%的负载变化情况内达到或超过0.95的功率因数,并且电流谐波少,无须功率因数补偿/谐波抑制装置;Ø无需滤波器变频器就可输出正弦输出电流和电压波形,对电机没有特殊的要求,可以使用普通异步电机,电机不必降额使用。具有软起动功能,没有电机启动冲击引起的电网电压下跌,可确保电机安全、长期运行;Ø变频装置输出波形不会引起电机的谐振,转矩脉动小于0.1%。可避免风机喘振现象。变频器有共振点频率跳跃功能;Ø变频装置对输出电缆无特殊要求,电机不会受到共模电压和dv/dt的影响;Ø变频器可在输出不带电机的情况下进行空载调试,也可在没有6kV高压情况下用低压电进行空载调试;Ø控制系统采用全数字微机控制,有很强的自诊断功能,能对所发生的故障类型及故障位置提供中文指示,能在就地显示并远方报警,便于运行人员和检修人员能辨别和解决所出现的问题;Ø具有就地监控方式和远方监控方式。在就地监控方式下,通过变频器上的触摸屏显示,可进行就地人工启动、停止变频器,可以调整转速、频率;就地控制窗口采用中文操作界面,功能设定、参数设定等均采用中文。卖方提供的变频装置支撑软件为汉化的较新的正版软件;Ø变频器高压主回路与控制器之间为光纤连接,具有很高的通信速率和抗干扰能力,安全性好;Ø转矩特性:0~50Hz恒转矩特性,额定转矩输出,转矩阶跃响应<200ms。50Hz以上恒功率特性,较大转矩与转速成反比下降;Ø输出频率0-60Hz(根据电机情况可设定);Ø变频器抗地震能力为7级,振动0.5G;Ø临界速度可跳过(共2组,可任意设定);Ø安装、设定、调试简便;Ø功率电路模块化设计,维护简单;Ø完整的故障监测电路、准确的故障报警保护;Ø自带冷却风机,风机电源与控制电源分开取电,电源取自输入侧变压器;Ø内置PLC,易于改变控制逻辑关系,适应多变的现场需要;Ø可灵活选择现场控制/远程控制;Ø可接受和输出0~10V/4~20mA工业标准信号;Ø可根据用户需要内置PID调节器;Ø完整的通用变频器参数设定功能;Ø优异的性能/价格比;Ø自备UPS,可维持30分钟。Ø旋转再起动功能Ø单个功率单元故障时,输出电压仍可达到93%以上,在大多数情况下不影响负载的运行。四.高压变频调速系统的应用范围火力发电:引风机、送风机、吸尘风机、凝结泵、排污泵、锅炉给水泵等;冶金:引风机、除尘风机、通风机、泥浆泵、除垢泵等;石油化工:主管道泵、注水泵、循环水泵、锅炉给水泵、电潜泵、卤水泵、引风机、除垢泵等;市政供水:水泵等;污水处理:污水泵、净化泵、清水泵等;水泥制造:窑炉引风机、压力送风机、冷却器吸尘风机、生料碾磨机、窑炉供气风机、冷却器排风机、分选器风机、主吸尘风机等;造纸:打浆机等;制药:清洗泵等;其它:风洞试验等。五.3250kW/6kV高压变频调速系统的优化设计3250kW/6kV高压变频调速系统主要由控制柜、功率柜、变压器柜三大部分组成,其各个部分不仅继承了以前产品的优点,而且在产品外观、可靠性、模块设计、散热设计等各方面都作了许多的改进,具有一些新的特点,如下所示。1.3250kW/6kV与2500kW/6kV高压变频调速系统的功率柜部分尺寸完全相同,这样就相当于把2500kW/6kV高压变频调速系统整流逆变部分的功率密度提高了30%。我们通过在设计上采用新的散热器(与2500kW/6kV使用的散热器外形尺寸相同,散热面积增大一倍),新型号的电解电容,IGBT等,成功的解决了电解电容的容量和功率模块的发热等一系列的问题,大大提高了系统的功率密度,减小了设备的体积,为变频器的现场应用提供了方便。2.系统全部使用新的拼装机柜。拼装机柜不仅外观上更加美观,而且提高了机柜的强度,门与柜体间安装了新的压条式密封条,增强了门的密封性能,提高了系统的防护等级。我们通过将变压器柜底座密封,在变压器柜柜门上加装通风滤网,设计标准的散热风道等,使系统的防护等级从IP20提高到IP31,通过特殊设计,还可以达到IP42。3.系统安装了更加友好的人机界面,并采用了低功耗、可靠性高的嵌入式人机界面。新的人机界面集成了变频器产品在各个行业的应用经验,针对各个不同的用户,只需根据现场的实际情况在界面中进行设置即可,不需要对程序进行改动,这样就避免了因为频繁改动程序而造成失误的可能,提高了软件的可靠性;新的嵌入式人机界面取消了老式工控机中的一些易损部件,例如CPU风扇,电源风扇等,并用闪存代替了硬盘存储器,使操作界面的可靠性更高,真正实现了免维护;系统采用微软公司的WindowsCE操作系统代替了Windows2000操作系统,使之更加适合变频器产品,进一步提高变频器产品的可靠性。4.系统优化了电量的检测电路。高压变频调速系统需要检测输入、输出侧的电量参与控制和显示,在3250kw/6kV系统中,改变了原来的检测电路体积大、结构笨重的不足,提高了变频器低频运行时的检测精度,不仅提高了系统的性能,更为下一步高性能的变频器—矢量控制型高压变频调速系统的应用

图片 2方法二:

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图片 301.对环境的适应能力

1.1 对电网电压波动的适应能力

当母线上电动机成组自起动、当母线上最大一台电动机组起动时对变频器运行的影响,这与变频器允许的输入电压波动范围参数有关,对于火电机组应保证母线电压跌落30%时变频器不会停机。

另外,在母线切换等情况下所造成的母线电压瞬时失电发生后,变频器应具有持续或恢复运行的功能(有些厂家称为“失压再起动功能”),即在母线电压瞬间降低或消失时变频器不跳闸或使电机系统惯性运行;当母线电压重新恢复正常后,变频器能根据捕捉到的电动机转速正确调整自身输出,重新拖动电动机运行的功能。

1.2 对现场环境的适应能力

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