工控摘要：變頻裝置采用多電平串聯(lián)技術(shù)，6KV系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由移相變壓器、功率單元和控制器組成。6KV系列有21個(gè)功率單元，每7個(gè)功率單元串聯(lián)構(gòu)成一相。

1、HARSVERT-A06/105型高壓變頻裝置原理

變頻裝置采用多電平串聯(lián)技術(shù)，6KV系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由移相變壓器、功率單元和控制器組成。6KV系列有21個(gè)功率單元，每7個(gè)功率單元串聯(lián)構(gòu)成一相。

每個(gè)功率單元結(jié)構(gòu)以及電氣性能完全一致，可以互換，其電路結(jié)構(gòu)，為基本的交-直-交單相逆變電路，整流側(cè)為二極管三相全橋，通過(guò)對(duì)IGBT逆變橋進(jìn)行正弦PWM控制，可得到如圖3所示的波形。

每個(gè)功率單元結(jié)構(gòu)上完全一致，可以互換，為基本的交-直-交單相逆變電路，整流側(cè)為二極管三相全橋，通過(guò)對(duì)IGBT逆變橋進(jìn)行正弦PWM控制，可得到如圖3所示的波形。

輸入側(cè)由移相變壓器給每個(gè)單元供電，移相變壓器的副邊繞組分為三組，構(gòu)成42脈沖整流方式；這種多級(jí)移相疊加的整流方式可以大大改善網(wǎng)側(cè)的電流波形，使其負(fù)載下的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近1。

另外，由于變壓器副邊繞組的獨(dú)立性，使每個(gè)功率單元的主回路相對(duì)獨(dú)立，每個(gè)功率單元等效為一臺(tái)單相低壓變頻器。

輸出側(cè)由每個(gè)單元的U、V輸出端子相互串接成星型接法直接給高壓電機(jī)供電，通過(guò)對(duì)每個(gè)單元的PWM波形進(jìn)行重組，可得到如圖4所示的階梯正弦PWM波形。這種波形正弦度好，dv/dt小，可減少對(duì)電纜和電機(jī)的絕緣損壞，無(wú)須輸出濾波器就可以使輸出電纜長(zhǎng)度很長(zhǎng)，電機(jī)不需要降額使用，可直接用于舊設(shè)備的改造；同時(shí)，電機(jī)的諧波損耗大大減少，消除了由此引起的機(jī)械振動(dòng)，減小了軸承和葉片的機(jī)械應(yīng)力。

當(dāng)某一個(gè)單元出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)使軟開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)K導(dǎo)通，可將此單元旁路出系統(tǒng)而不影響其他單元的運(yùn)行，變頻器可持續(xù)降額運(yùn)行，可減少很多場(chǎng)合下停機(jī)造成的損失。

2、變頻改造方案簡(jiǎn)介

#2爐引風(fēng)機(jī)是兩臺(tái)雙側(cè)布置，目前其引風(fēng)機(jī)的出力調(diào)節(jié)由人工調(diào)節(jié)擋板來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于引風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)冗余功率較大，加上風(fēng)量控制采用檔風(fēng)板引起的阻力損耗，造成廠用電率高，影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

電動(dòng)機(jī)參數(shù)引風(fēng)機(jī)參數(shù)

型號(hào)：Y1000-8型號(hào)：G4-73-11-28D

額定功率：1000kW額定風(fēng)量：455000m3/h

額定電壓：6kV額定風(fēng)壓：6460Pa

額定電流：119A風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速：742rpm

額定頻率：50Hz額定轉(zhuǎn)速：743r/min

為了充分保證系統(tǒng)的可靠性，為變頻器同時(shí)加裝工頻旁路裝置，變頻器異常時(shí)，變頻器停止運(yùn)行，電機(jī)可以直接手動(dòng)切換到工頻下運(yùn)行。工頻旁路由3個(gè)高壓隔離開(kāi)關(guān)QS1、QS2和QS3組成。要求QS2不能與QS3同時(shí)閉合，在機(jī)械上實(shí)現(xiàn)互鎖。變頻運(yùn)行時(shí)，QS1和QS2閉合，QS3斷開(kāi)；工頻運(yùn)行時(shí)，QS3閉合，QS1和QS2斷開(kāi)。

為了實(shí)現(xiàn)變頻器故障的保護(hù)，變頻器對(duì)6KV開(kāi)關(guān)QF進(jìn)行聯(lián)鎖，一旦變頻器故障，變頻器跳開(kāi)QF，要求甲方對(duì)QF的合分閘電路進(jìn)行適當(dāng)改造。工頻旁路時(shí)，變頻器應(yīng)允許QF合閘，撤消對(duì)QF的跳閘信號(hào)，使電機(jī)能正常通過(guò)QF合閘工頻啟動(dòng)。

3、變頻裝置調(diào)試數(shù)據(jù)對(duì)比

中國(guó)電力科學(xué)研究院對(duì)相關(guān)參數(shù)的測(cè)量結(jié)果如下

表1工頻擋板調(diào)節(jié)和變頻調(diào)速調(diào)節(jié)2臺(tái)吸風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的綜合輸入功率對(duì)比

機(jī)組負(fù)荷頻擋板調(diào)節(jié)變頻調(diào)速調(diào)節(jié)減少的綜合輸入功率

90962391571

100995523472

1101062573489

測(cè)試結(jié)果表明，72%負(fù)荷時(shí)節(jié)能率為59%，滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)節(jié)能率也高達(dá)46%。同時(shí)，電機(jī)變頻啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流平穩(wěn)上升，電機(jī)啟動(dòng)非常平穩(wěn)。

4、變頻改造后的效益計(jì)算

1）全年滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)，投入2臺(tái)變頻器后，估算年節(jié)電量為：520kW*5500h=2860000kWh

年至少節(jié)省電費(fèi)：2860000kWh*0.326元/kW.h=93.2萬(wàn)元

2）全年72%負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，投入2臺(tái)變頻器后，估算年節(jié)電量為：571kW*5500h=3140500kWh

年至少節(jié)省電費(fèi)：3140500kWh*0.32