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6kv高压变频调速技术介绍

文章来源: 发布时间:2019-4-25

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3250kw/6kv高压变频调速技术介绍

2006-08-18 10:08:00

来源:中国建材网

 

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一.市场意义我国电力工业2004年底发电总装机容量达到4.4亿kW,年发电量达到了218700亿kWh。平均每年15%的增长速度,满足不了社会日益增长的电力需求。连续四年的“电荒”,已让国民经济遭受了一万亿元的巨大损

     一.市场意义

我国电力工业2004年底发电总装机容量达到4.4亿kW,年发电量达到了218700亿kWh。平均每年15%的增长速度,满足不了社会日益增长的电力需求。连续四年的“电荒”,已让国民经济遭受了一万亿元的巨大损失。一方面电力供给不足,另一方面我国低效率、高电耗的工业装备和民用设施还在迅速增长,单位GDP产能消耗的电能为发达国家的3-5倍。同国际先进水平的差距仍在继续拉大。

目前,全世界正在为能源紧缺而困扰,我国的能源形势尤其严峻。在这样的背景下,国家颁布了《节能法》,并号召各级政府、厂矿企业为建设资源节约型社会而努力。推动社会各方面的节能改造,是当前重要工作之一。

节能改造有各种不同的方面,如加强废物利用、利用可再生能源、禁用耗能设备等,但是,通过对拖动风机、水泵、空气压缩机的高电压大功率电动机变频调速方式来实现节能,无疑是潜力较大的节能方式。风机和水泵在国民经济各部门的数量众多,分布面极广,耗电量巨大。据有关部门的统计,全国风机、水泵电动机装机总容量约35000MW,耗电量约占全国电力消耗总量的40%左右。目前,风机和水泵大多数还采用定速运行的方式,利用阀门或挡板的节流进行调节,如果采用调速节能,据估计可达300~500亿kWh/年,相当于6~10个装{TodayHot}机容量为1000MW级的大型火力发电厂的年发电总量。

风机、水泵类负载80%的耗电集中在高压大功率电动机上,功率大多集中在300-5000新安县哪家医院能治癫痫病KW之间,分布在各大电厂、自来水厂、钢厂、石油化工企业,进行节能改造易于操作;经过前期的论证和选择,改造后节能一般在20%-40%之间。

3250kW/6kV是迄今为止我公司生产的较大功率的高压变频调速系统,也是目前国产高压交-直-交电压源型变频调速系统达到的较大功率,其额定输出电流达到400A。3250kW/6kV高压变频调速系统的开发成功,进一步满足了市场对大容量高品质高压变频调速系统的需求,标志着我公司高压大功率变频器技术又迈上了一个新的台阶。

下面就其系统原理、功能特点、应用范围、优化设计、技术参数等方面进行详细阐述。

二.系统原理

HARSVERT-A系列高压变频调速系统采用直接“高-高”变换形式,为单元串联多电平拓扑结构,主体结构由多组功率模块串联而成,从而由各组低压叠加而产生需要的高压输出,它对电网谐波污染小,输入电流谐波畸变小于4%,电网输入电压谐波畸变小于2%,直接满足IEEE519-1992的谐波抑制标准,输入功率因数高,不必采用输入谐波滤波器和功率因数补偿装置;输出波形质量好,输出电流谐波畸变小于2%,不存在谐波引起的电机附加发热和转矩脉动、噪音、输出dv/dt、共模电压等问题,不必加输出滤波器,就可以使用普通的异步电机。3250kW/6KV高压变频系统共有15个功率单元,每5个功率单元串连构成一相,其系统结构如下图,其中(1)为高压开关;(2)为干式移相隔离变压器;(3)为电动机;(4)为功率单元;(5)为主控箱;(6)人机接口;(7)为可编程控制器;(8)为电流霍尔;(9)为电压检测。

功率单元

每个功率单元分别由输入变压器的一组副边供电,功率单元之间及变压器二次绕组之间相互绝缘,二次绕组采用延边三角形接法,实现多重化,以达到降低输入谐波电流的目的。每个功率单元结构上完全一致,可以互换,其电路结构图如下,系统为基本的单怎么治疗癫痫效果更好相逆变电路,整流侧为二极管三相全桥,IGBT逆变桥的{HotTag}控制方式为PWM控制,并且有自动单元旁路功能。

功率单元内器件承受的较高电压为单元内直流母线的电压,可以直接使用低压功率器件,器件不必串联,不存在器件串联引起的均压问题,而且功率单元中采用的低压IGBT功率模块,驱动电路简单,技术成熟可靠,器件工作在低压状态,不易发生故障。

单元旁路功能:当某个功率模块发生故障时自动旁路运行,变频装置不停机,但需降额使用,即在每个功率单元输出端之间并联旁路电路,当功率单元故障时,封锁该功率单元IGBT的触发信号,然后让旁路SCR导通,保证电机电流能通过,仍形成通路。这样能维持生产要求,大大提高了系统运行的可靠性。

三.HARSVERT-A系列高压变频调速系统性能特点

Ø 变频器为高-高结构,6kV直接输出,不需输出升压变压器,输出为单元串联移相式PWM方式;

Ø 系统一体化设计,包括输入干式隔离变压器,变频器等所有部件及内部连线,用户只须连接高压输入、高压输出、低压控制电源和控制信号线即可。整套系统在出厂前进行整体测试;

Ø 30脉冲输入符合并优于IEEE519~1992及GB/T14549~93标准对电压失真和电流失真较严格的要求;

Ø 在20~100%的负载变化情况内达到或超过0.95的功率因数,并且电流谐波少,无须功率因数补偿/谐波抑制装置;

Ø 无需滤波器变频器就可输出正弦输出电流和电压波形,对电机没有特殊的要求,可以使用普通异步电机,电机不必降额使用。具有软起动功能,没有电机启动冲击引起的电网电压下跌,可确保电机安全、长期运行;

Ø 变频装置输出波形不会引起电机的谐振,转矩脉动小于0.1%。可避免风机喘振现象。变频器有共振点频率跳跃功能;

Ø 变频装置对输出电缆无特殊要求,电机不会受到共模电压和dv/dt的影响;

Ø 变频器可在输出不带电机的情况下进行空载调试,也可在没有6kV高压情况下用低压电进行空载调试;

Ø 控制系统采用全数字微机控制,有很强的自诊断功能,能对所发生的故障类型及故障位置提供中文指示,能在就地显示并远方报警,便于运行人员和检修人员能辨别和解决所出现的问题;

Ø 具有就地监控方式和远方监控方式。在就地监控方式下,通过变频器上的触摸屏显示,可进行就地人工启动、停止变频器,可以调整转速、频率;就地控制窗口采用中文操作界面,功能设定、参数设定等均采用中文。卖方提供的变频装置支撑软件为汉化的较新的正版软件;

Ø 变频器高压主回路与控制器之间为光纤连接,具有很高的通信速率和抗干扰能力,安全性好;

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Ø 转矩特性:0~50Hz恒转矩特性,额定转矩输出,转矩阶跃响应<200ms。50Hz以上恒功率特性,较大转矩与转速成反比下降;

Ø 输出频率0-60Hz(根据电机情况可设定);

Ø 变频器抗地震能力为7级,振动0.5G;

Ø 临界速度可跳过(共2组,可任意设定);

Ø 安装、设定、调试简便;

Ø 功率电路模块化设计,维护简单;

Ø 完整的故障监测电路、准确的故障报警保护;

Ø 自带冷却风机,风机电源与控制电源分开取电,电源取自输入侧变压器;

Ø 内置PLC,易于改变控制逻辑关系,适应多变的现场需要;

Ø 可灵活选择现场控制/远程控制;

Ø 可接受和输出0~10V/4~20mA工业标准信号;

Ø 可根据用户需要内置PID调节器;

Ø 完整的通用变频器参数设定功能;

Ø 优异的性能/价格比;

Ø 自备UPS,可维持30分钟。

Ø 旋转再起动功能

Ø 单个功率单元故障时,输出电压仍可达到93%以上,在大多数情况下不影响负载的运行。

四.高压变频调速系统的应用范围

火力发电:引风机、送风机、吸尘风机、凝结泵、排污泵、锅炉给水泵等;

冶 金:引风机、除尘风机、通风机、泥浆泵、除垢泵等;

石油化工:主管道泵、注水泵、循环水泵、锅炉给水泵、电潜泵、卤水泵、引风机、除垢泵等;

市政供水:水泵等;

污水处理:污水泵、净化泵、清水泵等;

水泥制造:窑炉引风机、压力送风机、冷却器吸尘风机、生料碾磨机、窑炉供气风机、

冷却器排风机、分选器风机、主吸尘风机等;

造 纸:打浆机等;

制 药:清洗泵等;

其 它:风洞试验等。

五.3250kW/6kV高压变频调速系统的优化设计

3250kW/6kV高压变频调速系统主要由控制柜、功率柜、变压器柜三大部分组成,其各个部分不仅继承了以前产品的优点,而且在产品外观、可靠性、模块设计、散热设计等各方面都作了许多的改进,具有一些新的特点,如下所示。

1.3250kW/6kV与2500kW/6kV高压变频调速系统的功率柜部分尺寸完全相同,这样就相当于把2500kW/6kV高压变频调速系统整流逆变部分的功率密度提高了30%。

我们通过在设计上采用新的散热器(与2500kW/6kV使用的散热器外形尺寸相同,散热面积增大一倍),新型号的电解电容,IGBT等,成功的解决了电解电容的容量和功率模块的发热等一系列的问题,大大提高了系统的功率密度,减小了设备的体积,为变频器的现场应用提供了方便。

2.系统全部使用新的拼装机柜。

拼装机柜不仅外观上更加美观,而且提高了机柜的强度,门与柜体间安装了新的压条式密封条,增强了门的密封性能,提高了系统的防护等级。我们通过将变压器柜底座密封,在变压器柜柜门上加装通风滤网,设计标准的散热风道等,使系统的防护等级从IP20提高到IP31,通过特殊设计,还可以达癫痫如何治疗比较有效果到IP42。

3.系统安装了更加友好的人机界面,并采用了低功耗、可靠性高的嵌入式人机界面。

新的人机界面集成了变频器产品在各个行业的应用经验,针对各个不同的用户,只需根据现场的实际情况在界面中进行设置即可,不需要对程序进行改动,这样就避免了因为频繁改动程序而造成失误的可能,提高了软件的可靠性;新的嵌入式人机界面取消了老式工控机中的一些易损部件,例如CPU风扇,电源风扇等,并用闪存代替了硬盘存储器,使操作界面的可靠性更高,真正实现了免维护;系统采用微软公司的Windows CE操作系统代替了Windows 2000操作系统,使之更加适合变频器产品,进一步提高变频器产品的可靠性。

4.系统优化了电量的检测电路。

高压变频调速系统需要检测输入、输出侧的电量参与控制和显示,在3250kw/6kV系统中,改变了原来的检测电路体积大、结构笨重的不足,提高了变频器低频运行时的检测精度,不仅提高了系统的性能,更为下一步高性能的变频器—矢量控制型高压变频调速系统的应用

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