摘 要：文章簡要敘述了本鋼170o熱軋機組主傳動采用的美國GEInnovationDrive系列高壓大功率交一直一交變頻調速系統(tǒng)的構成及特點，定性地介紹了本系統(tǒng)采用的三電平PWM變頻調速的基本原理和組成以及在本鋼1700熱軋機組的實際應用。 關鍵詞：三電平；IGCT；矢量控制

Application of the Frequency M odulation Technology with IGCT AC ——DC ——AC to 1700 Hot Rolling Unit

[b] Abstract[/b]：The paper deals with the high voltage and large power frequency modulation system of U、S．Innovation Drive Series and usedto the 1700 hot rolling unit，and briefly introduces the principle and composition of speed regulator with three level frequency modula—tion，as wel as its application to the 1700 hot roling unit． Key words：Three level；IGCT；Vector control 　　文章介紹了美國通用電氣公司（GE）開發(fā)的InnovationDrive系列高壓大功率交一直一交IGCT變頻調速裝置的系統(tǒng)結構、工作原理及特點，同時對該技術在本鋼1700熱軋機組的實際應用效果以及系統(tǒng)存在的不足予以分析和闡述。 [b]1 IGCT變頻調速裝置的系統(tǒng)構成及應用 1．1 主傳動IGCT變頻控制系統(tǒng)構成及原理[/b] 　　　　主傳動IGCT變頻控制系統(tǒng)構成如圖1所示。它包括：（1）IGCT變換器（主回路），它由整流器回路（SDVRCE CON—VERTER）和逆變回路（LOAD INVERTER）組成；（2）預充電回路（LINK CAP CHARGER）；（3）短路電阻回路（CROWBAR）；（4）數字邏輯控制器；（5）勵磁變換器盤；（6）純水冷卻裝置。變頻調速技術是一種以改變電機頻率和電壓來達到電機調速目的的技術，它的原理為三相異步電動機的轉速公式： n=n1（1一s）=60f（1一s）／p （1） 式中：n一電機的轉速（r／min），n1一同步轉速（r／min），p一磁極對數，s一轉差率，f一頻率（Hz） 　　由轉速公式（1）可知，可以通過改變極對數、轉差率和頻率的方法實現對異步電機的調速。前兩種方法轉差損耗大，效率低，對電機特性都有一定的局限性。變頻調速是通過改變定子電源頻率來改變同步頻率實現電機調速的。在調速的整個過程中，從高速到低速可以保持有限的轉差率，因而具有高效、調速范圍寬（10％ 一100％）和精度高等性能，節(jié)電效果2O％ 一3O％ 。 　　實際上僅僅改變電動機的頻率并不能獲得良好的變頻特性。因為由異步電機的電勢公式可知，外加電壓近似與頻率和磁通乘積成正比，即： U∝E=C1Fφ （2） 式（2）中，C 為常數，因此有： Φ∝E/f≈U/f （3） 　　若外加電壓不變，則磁通 隨頻率而改變，如頻率f下降，磁通 會增加，造成磁路過飽和，勵磁電流增加，功率因數下降，鐵心和線圈過熱，顯然這是不允許的。為此，要在降頻的同時還要降壓，這就要求頻率與電壓協(xié)調控制。此外，在許多場合，為了保持在調速時，電機產生最大轉矩不變，需要維持磁通不變，這可由頻率和電壓協(xié)調控制來實現，故稱為可變頻率可變電壓調速（VVVF），簡稱變頻調速。 1．2 菱形三電平PWM調制技術特點 　　三級型主回路每相橋臂由四個IGCT開關器件，S1一S2四個續(xù)流二極管D1一D4和兩個中點鉗位二極管D5一D6構成，如圖2所示。 　　通過控制該橋臂中心功率開關器件的開通和關斷，可以得到三個電平輸出如下表所示 　　這樣由三相橋臂A相、B相、C相的不同開關模式的組合，最終可以得到帶中點鉗位的三級型逆變器的開關模式，如圖3所示。 　　在這27種開關模式下得到的三相電壓分別對于四種幅值，12種相位角的19個獨立的空間電壓矢量即菱形三級PWM中的19個基本電壓矢量。 　　在Innovation series drives系統(tǒng)中，將矢量控制運算后的空間電壓矢量通過離散的方法分成許多時間段內的電壓矢量指令。利用等效方法在19個基本電壓矢量中選擇與電壓矢量最接近的三個電壓矢量來等效即：t=tl+t2+t3 1．3 該技術在本鋼1700熱軋機組的實際應用 　　該裝置采用了世界上最先進的大功率電壓型自關斷功率器件IGCT（Integrated gate—commutaed thyristor），其觸發(fā)回路功率小、能量損耗低。 　　采用菱形三電平PWM調制技術，使裝置諧波輸出大為減少，降低了電機的轉矩脈動和發(fā)熱，尤其改善了電機低速轉速特性。 　　整個裝置采用全數字控制，其中整流側采用鎖相控制技術和高功率因數控制，使整個系統(tǒng)相對于供電電網其功率因數為"1"，逆變側采用矢量控制技術，其調速精度高、響應快可為40rad／s。 　　從維修保養(yǎng)上講，由于主回路采用了單元型對稱結構，采用全數字控制，使裝置具有運行跟蹤記憶的功能，利于設備的維護和保養(yǎng)。 　　該裝置不足之處是所采用的部分電器元件耐壓值較低，實際運行中幾次出現功率橋電壓箝位電路阻容保護器件燒損問題。 　　經過對該問題的專項攻關，采取全面復查所有阻容保護器件、增設元器件過溫預警檢測、在元件之間加裝高壓絕緣紙增強絕緣能力、定期檢查更換劣化元件的措施，使該問題得到較好解決，設備運行穩(wěn)定性大為提高。 2 結語 　　通過實際應用證明，IGCT變頻技術不僅在技術上可行，而且實際效果明顯：既能有效地提高設備利用率，也能有效降低維護費用。國外在這方面已有多年成功運行的經驗，國內此領域在實際的應用中已經得到一定成效，隨著經濟的發(fā)展，對變頻技術的需求越來越迫切。預計未來幾年，將會有更多的廠家引進此設備，希望本文對讀者能有一些參考價值。 參考文獻 [1]原魁，劉偉強．變頻器基礎及應用[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，2005．． [2]馬小亮．大功率交交變頻及矢量控制技術[M]．北京：機械S-&出版社，2004． [3]吳守箴，臧英杰．電氣傳動的脈寬調制控制技術[M]．北京：機械S-&出版，2004、 [4]杜金城．電氣變頻調速設計技術[M]．北京：中國電力出版社，2002、