高压变频器在吸风机上的应用

    1、HARSVERT-A06/105型高压变频装置原理
   
    变频装置采用多电平串联技术，6KV系统结构见图1，由移相变压器、功率单元和控制器组成。6KV系列有21个功率单元，每7个功率单元串联构成一相。
   
    每个功率单元结构以及电气性能完全一致，可以互换，其电路结构见图2，为基本的交-直-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，可得到如图3所示的波形。
   
    每个功率单元结构上完全一致，可以互换，其电路结构见图2，为基本的交-直-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，可得到如图3所示的波形。
   
    输入侧由移相变压器给每个单元供电，移相变压器的副边绕组分为三组，构成42脉冲整流方式;这种多级移相叠加的整流方式可以大大改善网侧的电流波形，使其负载下的网侧功率因数接近1。
   
    另外，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，每个功率单元等效为一台单相低压变频器。
   
    输出侧由每个单元的U、V输出端子相互串接成星型接法直接给高压电机供电，通过对每个单元的PWM波形进行重组，可得到如图4所示的阶梯正弦PWM波形。这种波形正弦度好，dv/dt小，可减少对电缆和电机的绝缘损坏，无须输出滤波器就可以使输出电缆长度很长，电机不需要降额使用，可直接用于旧设备的改造;同时，电机的谐波损耗大大减少，消除了由此引起的机械振动，减小了轴承和叶片的机械应力。
   
    当某一个单元出现故障时，通过使图2中的软开关节点K导通，可将此单元旁路出系统而不影响其他单元的运行，变频器可持续降额运行，可减少很多场合下停机造成的损失。
   
    2、变频改造方案简介
   
    #2炉引风机是两台双侧布置，目前其引风机的出力调节由人工调节挡板来实现。由于引风机设计时冗余功率较大，加上风量控制采用档风板引起的阻力损耗，造成厂用电率高，影响机组的经济运行。
   
    电动机参数引风机参数
   
    型号：Y1000-8型号：G4-73-11-28D
   
    额定功率：1000kW额定风量：455000m3/h
   
    额定电压：6kV额定风压：6460Pa
   
    额定电流：119A风机转速：742rpm
   
    额定频率：50Hz额定转速：743r/min
   
    为了充分保证系统的可靠性，为变频器同时加装工频旁路装置，变频器异常时，变频器停止运行，电机可以直接手动切换到工频下运行。工频旁路由3个高压隔离开关QS1、QS2和QS3组成(见图，其中QF为甲方原有高压开关)。要求QS2不能与QS3同时闭合，在机械上实现互锁。变频运行时，QS1和QS2闭合，QS3断开;工频运行时，QS3闭合，QS1和QS2断开。
   
    为了实现变频器故障的保护，变频器对6KV开关QF进行联锁，一旦变频器故障，变频器跳开QF，要求甲方对QF的合分闸电路进行适当改造。工频旁路时，变频器应允许QF合闸，撤消对QF的跳闸信号，使电机能正常通过QF合闸工频启动。
   
    3、变频装置调试数据对比
   
    中国电力科学研究院对相关参数的测量结果如下
   
    表1工频挡板调节和变频调速调节2台吸风机系统的综合输入功率对比
   
    机组负荷频挡板调节变频调速调节减少的综合输入功率
   
    90962391571
   
    100995523472
   
    1101062573489
   
    测试结果表明，72%负荷时节能率为59%，满负荷时节能率也高达46%。同时，电机变频启动时，启动电流平稳上升,电机启动非常平稳。
   
    4、变频改造后的效益计算
   
    1)全年满负荷时，投入2台变频器后，估算年节电量为：520kW*5500h=2860000kWh
   
    年至少节省电费：2860000kWh*0.326元/kW.h=93.2万元
   
    2)全年72%负荷运行时，投入2台变频器后，估算年节电量为：571kW*5500h=3140500kWh
   
    年至少节省电费：3140500kWh*0.32