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                        变频调速技术方案

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                        变频调速技术方案

                        发布日期:2018-03-06 作者:广州众腾电气 点击:

                        变频调速技术方案

                          

                          变频调速一般有以下3种方案可以实施应用:①高一高方式,即采用10kv(6kv)电压等级的变频器,直接由电网l0kV(6kV)供电,电机选用高压电机;②高一低一高方式,就是先将高压电源变成低压电源.采用低压变频器变频后再升压.电机选用高压电机;③高一低方式,就是用一台单独的变压器,将l0kV(6kv)高压降至380V,采用低压变频器,用低压电动机。

                          

                          对比3个方案.使用高一高变频器.在变频器故障时可以直接启动.有定型产品.性能良好,稳定可靠,但费用较高:高一低一高方式无定型产品.要重新设计电路,电路烦琐庞大.要增加两台变压器.费用也较高;高一低方式中变频器直接使用低压电源,需要设一台降压变压器当降压变压器的容量比较小时,在变频器故障后,电机不能直接启动。如果降压变压器容量过大.会增加增容费用同时变压器还有一定的电能损耗从经济的角度出发.对于800~1000kW以上的风机、水泵等电机.建议采用6kv或10kV直接高一高方式的高压变频器:对于40O~800kW的电机.建议采用6kV/660v进线变压器、660V高压变频器及660V电动机:对于400kW以下的电动机.宜采用高一低方案.即采用6kV/380V降压变压器.380V级变频器及380V电动机.在某企业工程中,S0风机为l400kW.电网电压为10kV,综合比较,选择了直接高一高变频调速方案为了充分保证系统的可靠性.变频器同时加装工频旁路装置。变频器异常,不能正常运行时.电机可以自动切换到工频运行状态下运行.以保证生产的需要.其一次系统接线图见图1。

                          

                          QF为用户侧高压开关柜内断路器,K1、K2、K3为同一柜内真空接触器;QS1、QS2为同一柜内隔离开关,与变频器配套提供。K2、K1电气互锁,以防止高压工频电反送人高压变频器。

                          

                          在变频运行时,手动合隔离开关OS1、OS2,此时高压变频器输出开关接点允许用断路器QF合闸。QF合闸后,在DCS(或PLC)上可启动高压变频器,高压变频装置自动合K1、K2真空接触器。

                          

                          当高压变频装置本体故障(如每相故障单元数大于2、高压变频器功率单元超温、散热冷却风机故障),高压变频器自动分开K1、K2,待电机电压衰减到额定电压的1O%左右,延时合K3高压变频装置自动切换到工频继续运行.以提高系统的可靠性变频到工频切换大约在3s以内完成。

                          

                          当高压变频器检测到电机故障(如三相电流不平衡、三相电压不平衡、过流、过载),高压变频器自动封锁脉冲停止输出,并跳开真空接触器K1、K2、K3,同时输出跳闸接点用于跳开断路器QF。

                          

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                          高压变频器技术特点

                          

                          目前高压变频器的主电路拓扑方面主要有3电平(或更多电平)电压型高压变频器和单元串联多电平电压型高压变频器。罗宾康HARMONY系列、国产高压变频器多采用单元串联多电平电压型高压变频器,现以其为例.阐述高压变频器技术特点变频器主要由移相变压器、功率模块和控制器组成[1]。

                          

                          (1)系统结构:高压变频调速系统的结构见图2,由移相变压器、功率单元和控制器组成。如:10kV系列有24个功率单元.每8个功率单元串联构成一相。每个功率单元结构上完全一致,可以互换。其电路结构见图3,其为基本的交一直一交单相逆变电路.整流侧为二极管三相全桥.通过对IGBT逆变桥进行正弦PWM控制。

                          

                          (2)输入侧结构:输入侧由移相变压器给每个功率模块供电,移相变压器的副边绕组分为3组,根据电压等级和模块串联级数,一般由24脉冲系列、3O脉冲系列、42脉冲系列、48脉冲系列等构成多级相叠加的整流方式,可以大大改善网侧的电流波形(网侧电压电流谐波指标满足IEEE519一l992和GBT/14549-93的要求).使其负载下的网侧功率因数接近1,无需任何功率因数补偿、谐波抑制装置。由于变压器副边绕组的独立性.使每个功率单元的主回路相对独立.类似于常规低压变频器.便于采用现有的成熟技术。

                          

                          (3)输出侧结构:输出侧由每个功率模块的U、V输出端子相互串接而成星型接法给电机供电.通过对每个单元的PWM波形进行重组.可得到阶梯正弦PWM波形。这种波形正弦度好dv/dt小.对电缆和电机的绝缘无损坏.无须输出滤波器就可以延长输出电缆长度.可直接用于普通电机。同时.电机的谐波损耗大大减少.消除负载机械轴承和叶片的振动。当某一个功率模块出现故障时.通过控制使输出端子短路.可将此单元旁路退出系统.变频器可降额运行.由此可避免很多场合下停机造成的损失。

                          

                          (4)控制器:控制器由高速单片机、嵌入式人机界面和PLC共同构成单片机实现PWM控制、嵌人式人机界面提供友好的全中文WINDOWS监控和操作界面.同时可以实现远程监控和网络化控制内置PLC则用于柜体内开关信号的逻辑处理.可以和用户现场灵活接口.满足用户的特殊需要。


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