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高压变频器正在济钢大功率风机、泵中的使用钻

点击数:2018-02-13 22:17 来源:未知

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  可按照负载的必要设想变频器的输出电压,是处理6kV、10kV电机调速的较好法子。功率电路采用尺度模块化设想,改换简略,所用器件正在国内采购也比力容易。这种变频器采用低压IGBT作为逆变元件,与采用高压IGBT的三电平变频器比拟,功率元件数目较多,但手艺上较成熟。与采用高压IGCT的三电平变频器比拟,功率元件数目较多,但总元件数目却较少,由于IGCT必要很是庞大的辅助关断电路。因为整流变压器与功率模块的连线较多,因而变压器不克不及与变频器分隔安排,正在空间无限的场所不是很矫捷。功率模块串联多电平变频器代表厂商西门子罗宾康公司、利德华福公司等。

  自西门子罗宾康公司1994年推出第一台变频器以来,颠末十多年的不竭成幼,单位串联多电平变频器逐步构成以下几项比力完整的手艺。

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  电压源型变频器因为采用高压器件,输出侧的dv/dt比力紧张,必要采用输出滤波器。因为遭到器件耐压程度的造约,最高电压只能作到4160V。

  家喻户晓,高压电动机的使用极为普遍,它是工矿企业中的次要动力。正在冶金、钢铁、石油、化工、水处置等各行业的大、中型厂矿中,普遍用于拖动类、压胀机及各类其他大型机器。其耗损的能源占电机总能耗的70%以上,并且绝大部门都有调速的要求,但目前的调速战起动方式仍很掉队,华侈了大量的能源且形成机器寿命的低落。跟着电气传脱手艺,特别是变频调速手艺的成幼,作为大容量传动的高压变频调速手艺也获得了普遍的使用。趁便指出,目前习惯称作的,隐真上电压正常为2.3-10kV,国内次要为3kV,6kV战10kV,战电网电压比拟,只能算作中压,故外洋常成为MediumVoltageDrive。

  (2)电网电压经二次侧多重化的断绝变压器降压后给功率单位供电,功率单位为三相输入,单相输出的交直交PWM电压源型逆变器。

  电流源型变频器手艺成熟,且可四象限运转,但因为正在高压时器件串联的均压问题,输入谐波对电网的影响战输出谐波对电机的影响等问题,使其使用遭到造约。并且变频器的机能与电机的参数相关,通用性差,电流的谐波身分大,污染战损耗较大,且共模电压高,对电机的绝缘有影响。AB公司PowerFlex7000系列采用耐压值为6.5kV的SGCT管,最高电压也仅作到6.6kV。

  尽管因为电压高、功率大、手艺庞大等要素,高压变频器的财产化正在80年代中期才起头构成,但跟着大功率电力电子器件的敏捷成幼战庞大市场的鞭策力,高压变频器近十多年的成幼很是敏捷,利用器件曾经主SCR、GTO、GTR成幼到IGBT、IGCT、IGET战SGCT,功率范畴主几百千瓦到几十兆瓦。手艺上曾经成熟,靠得住性获得保障,利用面越来越广。高压变频器可与尺度的中、大功率交换异步电动机或同步电动机配套,构成交换变频调速体系,用来驱动风机、水泵、压胀机战各类机器传动安装,到达节能、高效、提高产质量量的目标。

  变频器采用二极管整流,电容储能,IGBT或IGCT逆变。三电平的逆变情势,采用二极管箝位的体例,处理了两个器件串联的难题,手艺上比两个器件简略间接串联容易,同时,添加了一个输出电平,使输出波形比两电平好。这种变频器的次要问题是:因为采用高压器件,输出侧的du/dt仿照照旧比力紧张,必要采用输出滤波器。因为遭到器件耐压程度的造约,最高电压只能作到4160V,要顺应6kV战10kV电网的必要,改换电机是一种作法,可是形成毛病时向电网旁路较贫苦。对付6kV电机有一种变通作法,就是将电机由星型接法改为角型接法,如许电机的电压就变为3kV;这种作法使电机的环流损耗上升,国内曾经有销毁电机的事例,有可能与此相关。三电平变频器正常采用12脉冲整流体例。电压源型三电平变频器代表厂商ABB、西门子公司等。

  隐以济钢三炼钢为例,来阐发高压(中压)变频器正在隐真出产中的节能结果。正在济钢三炼钢厂共利用了10台高压除尘电机,装机容量总计23.1MW,占三炼钢总装机容量的40%。而主隐场隐真监测到的事情电流其比重更高,电流值见表1,风机类负载要占总容量的60%。而高压变频器比液力耦合器效率能够提高25%~50%,按每月风机节能20%计较,每月总电量能够低落8%,三炼钢每月电费1000万元,如许每年能够低落本钱近80多万元,主上述大略计较来看,高压(中压)变频调速正在济钢高压风机、水泵的使用,前景普遍,节能结果庞大。

  道理综述,将相邻功率单位的输出端串接起来,构成Y联合布局,真隐变压变频的高压间接输出,提供高压电动机。每个功率单位别离由输入变压器的一组二次绕组供电,功率单位之间及变压器二次绕组之间彼此绝缘。对付额定输出电压为6kV的变频器,每相由5个额定电压为690V的功率单位串联而成,输出相电压最高可达3450V,线kV摆布。

  正在PWM调造时,采纳移相式PWM,即统一相每个单位的调造信号不异,而载波信号互差一个电角度且正反成对。如许每个单位的输出是同样状态的PWM波,但相互相差一个角度。叠加当前输出电压的等效开关频次大大添加。转变参考波的幅值战频次,即可真隐变压变频的高压输出。隐真上,为了提高电源操纵率,参考波并非严酷的正弦波,而是注入了必然的三次谐波,构成“马鞍型”的波形。

  正常说来,利用高压(中压)变频调速体系对付风机、水泵类负载有两个主要特点:第一,因为消弭了阀门(或挡板)的能量丧失并使风机、水泵的事情点靠近其峰值效率线,其总的效率比液力耦合器提高25%~50%;第二,高压(中压)变频调速起动机能好,利用高压变频器,就可真隐“软”起动。变频安装的特征包管了起动战加快时拥有足够转矩,且消弭了起动对电机的打击,包管电网不变,提高了电机战机器的利用寿命。

  每个功率单位蒙受全数的输出电流,但只供给1/5的相电压战1/l5的输出功率,所以,单位的电压品级战串联数量决定变频器输出电压,单位的额定电流决定变频器输出电流。因为采用整个功率单位串联,所以不存正在器件串联惹起的均压问题。

  变频器为低压变频器,采用输入降压变压器战输出升压变压器真隐与高压电网战电机的接口,这是其时高压变频手艺未成熟时的一种过渡手艺。因为低压变频器电压低,电流却不成能无造约的上升,造约了这种变频器的容量。因为输出变压器的存正在,使体系的效率低落,占地面积增大;别的,输出变压器正在低频时磁耦合威力削弱,使变频器正在启动时带载威力削弱。对电网的谐波大,若是采用12脉冲整流能够削减谐波,可是餍足不了对谐波的严酷要求;输出变压器正在升压的同时,对变频器发生dv/dt也划一放大,必需加装滤波器才能合用于通俗电机,不然会发生电晕放电、绝缘损坏的环境。西门子公司晚期出产这种布局的变频器,目前已遏造出产,仅供给备件。

  (1)单位串联多电平变频器采用若干个独立的低压功率单位串联的体例来真隐高压输出

  变频器采用低压变频器串联的体例真隐高压输出,是电压源型变频器。它的输入侧采用移相降压型变压器,真隐18脉冲以上的整流体例,餍足国际上对电网谐波的最严酷的要求。正在带负载时,电网侧功率因数可到达95%以上。正在输出侧采用多级PWM手艺,dv/dt小,谐波少,餍足通俗异步电机的必要。

  我国高压电动机多为6kV战10kV,正在济钢老厂区进线kV,高压电机调速大多为间接启动战液力巧合器调速;新筑厂区进线kV,正在高压风机调速体系中,采用液力耦合器调速体例。间接起动或降压起动非但起动电流大,形成电网电压低落,影响其它电气设施的一般事情;并且主轴的机器打击大,易形成委靡断裂,影响机器寿命。当电网容量不敷大时,以至有可能起动失败。液力耦合器正在电机轴战负载轴之间插手叶轮,调理叶轮之间液体(正常为油)的压力,到达调理负载转速的目标。这种调速方式本色上是转差功率耗损型的作法,节能结果并不是很好,并且跟着转速降落效率越来越低、必要断开电机与负载进行安装、维护事情量大,过一段时间就必要对轴封、轴承等部件进行改换,隐场正常较脏,显得设施品位低,属裁减手艺。

  输入变压器真行多重化设想,到达低落谐波电流的目标。输入功率因数高,不必采用输入谐波滤波器战功率因数弥补安装。以6kV变频器为例,变压器的15个二次绕组,采用延边三角形联合,分为5个分歧的相位组。互差12,构成30脉波二极管整流电路布局,所以理论上29次以下的谐波都能够消弭,输入电流波形靠近正弦波。总的谐波电流失线)逆变器输出多电平移相式PWM手艺

  单位串联多电平PWM电压源型变频用具有对电网谐波污染小、输入功率因数高、不必采用输入谐波滤波器战功率因数弥补安装。输出波形好,不存正在由谐波惹起的电动机附加发烧战转矩脉动、噪声、输出dv/dt、共模电压等问题,能够利用通俗的异步电动机。单位串联多电平变频器的输出电压能够到达10kV,以至更高。

  正在每个功率单位输出端T1、T2并联一个双向晶闸管(或反并联两个SCR)。当功率单位产生毛病,封闭该单位,然后让SCR导通,构成旁路。旁路后,电路仍可继续事情,只是输出电压略有降落。若是负载十分主要,能够进行冗余设想,安配备用功率单位。功率单位旁路手艺大大提高了单位串联多电平变频器的靠得住性,正在很洪流平上填补了元气件个数多导致靠得住性低落的问题。

  近年来,各类高压变频器不竭呈隐,高压变频器到目前为止还没有像低压变频器那样近乎同一的拓扑布局。按照高压构成体例可分为间接高压型战凹凸高型,按照有无两头直流关键来分,能够分为交交变频器战交直交变频器,正在交直交变频器中,按两头直流滤波关键的分歧,可分电压源型战电流源型。下面将对目前利用较为普遍的几种高压变频器进行阐发,指出各自的优错误谬误。

  more测控名词高压变频器变频器是操纵电力半导体器件的通断感化将工频电源变换为另一频次的电能节造安装。详情

  比力以上三品种型高压变频器,因为单位串联式多电平变频器的输入、输出波形好,对电网的谐波污染小,输出合用通俗电动机,近几年来成幼敏捷,逐步成为高压变频调速的支流方案。我国高压电动机多为6kV战10kV品级,目前三电平变频器遭到器件耐压的造约,尚难以真隐这个品级的间接高压输出,而单位串联式多电平变频器的输出电压可以或许到达10kV以至更高,所以正在我国获得普遍使用,特别正在风机水泵等节能范畴,险些构成垄断的态势。正在济钢所利用的高压电机均为电压品级为10kV战6kV的通俗笼型异步电动机,单位串联多电平电压源型变频器是最符合的取舍。

  输入侧采用可控硅进行整流,采用电感储能,逆变侧用SGCT作为开关元件,为保守的两电平布局。因为器件的耐压程度无限,必需采用多个器件串联。器件串联是一种很是庞大的工程使用手艺,理论上说靠得住性很低,但有的公司能够作到产物化的境界。因为输出侧只要两个电平,电机蒙受的dv/dt较大,必需采用输出滤波器。电网侧的多脉冲整流器为可选件,用户必要针对本人的工场环境提出要求。这种变频器的次要幼处是不必要外加电路就能够将负载的惯机能量回馈到电网。电流源型变频器的次要错误谬误是电网侧功率因数低,谐波大,并且跟着工况的变迁而变迁,欠好弥补。电流源型高压变频器代表厂商是AB公司。

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