高压变频器范文篇1

关键词：高压变频器；连铸水处理；转炉水处理；系统改造；电网电压

中图分类号：TM744文献标识码：A文章编号：1009-2374（2013）10-0031-03

1概述

为了节能降耗，韶钢第三炼钢厂连铸水处理和转炉水处理分别对原部分高压水泵电机进行了变频技术改造，以下分别对连铸水处理变频系统改造（变频器为国产ZINVERT型智能高压变频器）和转炉水处理变频系统改造（变频器为东芝TMdrive-MV无谐波系列6kV/450kW）做技术总结。

连铸水处理对以下4组水泵电机新增4组高压变频器，连铸水处理有1#板坯二冷水、2#板坯二冷水、2#板坯结晶器水、3#板坯结晶器水等四组水泵，分别为1#板坯、2#板坯、3#板坯供水，每组水泵有2台6kV高压电机（一用一备），电机功率和额定电流分别为560kW/63.44A、315kW/36.11A、315kW/36.11A、630kW/73.5A；改造前均为全压工频直接启动，工作时为额定电流，新增4组变频器后电流降低，故障率减少，可根据生产板坯种类不同，通过闭环控制，对水流量进行调节，且能始终保持恒压状态，改善稳定了板坯质量。

转炉水处理氧枪原高压供水系统主要由三台6kV/250kW电机、泵以及电动阀组成，其用途是供给两座转炉氧枪冷却作用。系统正常运行情况下，给水泵采用两用一备方式运行，电机控制方式为直接工频起动。采用这种方式主要存在以下问题：采用定速运行，出口压力高、管损严重、系统效率低，造成能源的浪费；交流电机在直接接电网工频起动过程中会产生极大的冲击电流，导致对电机本身及电网的严重损害；由于要增加一座转炉，且保持原来供水管道不变，以原电机容量是不能满足生产要求的，所以本次增大电机容量以及泵的容量，选用3台400kW电机，改用高压变频调速系统，增加3台变频器450kWTMdrive-MV。氧枪高压供水泵通过本次技改后，完全能满足3座炉子氧枪供水需求，电机起动过程平缓，对电网的干扰小，电机损耗小，功率因数高，节能效果显著，使用方便，实现了恒压供水。

2设备现状及工艺要求

2.1连铸水处理原系统的缺点

（1）电能损耗大，启动时对电网冲击大，对电机冲击损坏严重。

（2）投产以来，由于生产工作的电机出现故障，曾导致被迫停浇。

（3）不能满足生产工艺需求，要手动调节阀门调节水量，不能实现恒压控制。

2.2转炉水处理原系统的缺点

（1）出口压力高、管损严重，导致阀门泄漏、不能关严等。

（2）交流电机在直接接电网工频起动过程中会产生极大的冲击电流，导致对电机本身及电网的严重损害。

（3）不能满足3座炉子氧枪供水需求。

2.3连铸水处理系统改造方案

（1）2008年7月利用4#板坯水处理新建高压电气室剩余空间新增4套ZINVERT型智能高压变频器，原高压开关柜保持不动，作为至现用高压变频柜一通断开关，拆除原高压开关柜至现场电机的动力电缆，改为开关柜——变频器——电机。新增现场操作4个，在变频器旁增加两套远程I/O站，作为原1#板坯水处理PLC、2#、3#机（共用）水处理PLC子站，与其通讯。

其中F1～F4为6kV高压真空断路器，F3、F4为供货方提供；J1～J4为6kV高压接触器，根据电力规程要求分别配置K1～K4为刀闸。正常运行中各刀闸闭合状态，在检修时根据需要切开相应刀闸。

若M1泵变频运行M2泵工频备用，则F1、J1、F3闭合，F2、F4、J2、J3、J4断开；若M2泵变频运行M1泵工频备用，则F2、J2、F4闭合，F1、F3、J1、J3、J4断开；该方案中的J1、J2相互闭锁，J3、F3相互闭锁，J4、F4相互闭锁，F3与F4高压相互闭锁。确保同一电机不出现变频、工频同时驱动。同一泵组之间不能出现两台电机同时工作。另外，ZINVERT智能高压变频调速系统旁路刀闸柜符合“五防”闭锁的要求，旁路柜高压有电或高压侧开关在合闸位置时，闭锁所有刀闸操作，前后柜门不能开启；旁路刀闸之间具有闭锁，防止误操作。

2.4转炉水处理系统改造方案

（1）每个柜子放一根3×185的高压变频器到电机之间的电缆。一根3×185从高压开关柜到高压变频器的电缆。3根高压开关柜到高压变频器的控制电缆。做两根3×185电缆的绝缘和耐压实验，确保电缆的安全性能。高压变频器调试。调试人员对高压变频器各个驱动板和通信电缆进行检测，检测无误后，设置变频参数，在变频器旁对电机进行空载试车，并对电机各个参数进行在线监控。PLC程序员编写程序和修改控制画面，以通过上级PLC来控制高压开关柜的合闸和改变变频器的频率来改变供水泵的转速。最后由本厂操作人员在画面进行控制，达到满意效果。把电机带负载运行，对供水流量、管道压力、电机参数等进行监控一个工作日后，各参数正常，改造圆满结束，设备投入正式运行。

（2）转炉水处理氧枪高压供水系统改造以后的系统主回路图，如图2所示：

2.5每套系统配置

（1）450kW，6kV输入6kV输出TMEIC高压变频器。

（2）高压工频切换柜KA（K12与K13之间有机械连锁，不能同时合上）。

手动刀闸旁路切换方案如主回路图所示，采用手动刀闸切换也可以实现电机的工频/变频切换。当工频旁路柜KA中K12断开时，K11、K13闭合，此时，电机由6kV输出TMEIC无谐波高压变频器驱动，电机处于变频调速运行状态。当工频旁路柜KA中K12闭合，K11、K13断开时，电机可以由6kV工频电网直接驱动，电机处于工频运行状态。由于此方案采用了手动刀闸，在切换过程中，需要切断用户高压开关，操作人员在现场完成切换操作。

（3）该系统如主回路图所示：在正常工作时K11、K13闭合，K12开路。此时水泵由变频器驱动，变频器根据生产实际的工况变化，调节电机转速从而实现水泵速度的平滑调节。当变频器需要检修时，可以使K11、K13开路，同时闭合K12。此时，水泵亦可直接由电网直接驱动。TMEIC高压变频器本身具有极高的可靠性，如果再配上工频旁路刀闸柜，则整套系统将更加可靠。在变频方式下，原来电机的保护通过变频器来实现。由于切回工频方式时还采用原差动保护，差动保护的切换可以通过工频旁路柜上的相应辅助接点来自动切换。在变频方式下，不需要采用无功补偿装置，如在工频方式运行，则根据系统情况考虑采用无功补偿装置。

3系统组成及控制功能

3.1连铸变频系统技术特点

（1）完整的工频/变频自动互切技术，高压变频调速系统配置工频旁路切换柜，变频器发生故障时能迅速自动使高压电机转至工频运行。

（2）PLC给变频器一个模拟量（转速），通过闭环控制和变频调速达到水流恒压。

（3）ZINVERT系列智能高压变频调速系统采用功率单元串联技术，直接输出3kV、6kV、10kV电压，属高-高电压源型变频器。由于采用功率单元串联而非功率器件的直接串联，因此解决了器件耐压的问题。同时由于同相各级功率单元输出SPWM信号通过移相后进行叠加，提高了输出电压谐波性能，降低了输出电压的dv/dt；通过电流多重化技术降低输入侧谐波，减小了对电网的谐波污染。

（4）据估算，该套系统投运后，按适配高压电机年运行7000小时计算，节电率一般在20%～40%之间，年节电可达500万kWh，以国内工业用电0.5～0.7元计算，年节约电费可达200～300万元，用户在一年内可回收设备投资。

（5）变频器带有自诊断显示，运行中可选择观察输出电流、电压、频率、同步转速等参数。变频装置提供中文操作界面，具有参数设定、系统监控等功能。

（6）系统能在电子噪声、射频干扰及振动的环境中连续运行，且不降低系统的性能。距电子柜1.2m处以外发出的工作频率470Hz、功率输出达5W的电磁干扰和射频干扰，不影响系统正常工作。

3.2转炉水处理变频系统技术特点

（1）变频器采用高压直接输入、高压直接输出的电压源方式。变频装置采用多绕组、多单元串联的无谐波方式。6kV输出采用36脉冲，不加任何滤波器就可以满足“GB/T14549”电能质量公用电网谐波中规定的每次谐波电流值的要求及“IEEE519”国际标准的规定（0%～100%频率范围内）。

（2）逆变器侧采用高开关频率的IGBT器件，IGBT采用经过三菱严格筛选的军品级最新一代1700V的高压IGBT，具有极高的可靠性，保证良好的输出波形。变频器输出电压近似正弦波，输出电流为正弦波。

（3）变频单元内部有非常先进的自动预充电电路，可以使10kV高压上电时的电流冲击减到最小，防止高压断路器速断保护动作跳闸。

（4）变频器系统总效率（满载）达到97%，输入功率因数0.95以上，无需功率因素补偿器。

4节能及效益分析

系统改造后可以快速地调节流量，运行人员对系统的调整控制更为稳定自如。系统的功率因素可以提高到0.95以上，减少无功损失。提高了系统自动装置的稳定性，为系统的经济优化运行提供了可靠保证，系统的运行参数得到改善，提高了效率。电机直合时：电流39～42A，功率因素0.75～0.85，日用电量9180kWh。电机带变频器运行时：电流30～35A，功率因素0.95～0.97，日用电量6720kWh。通过数据分析，采用变频器后，电机的功率因数明显提高，节电效果显著。电机采用高压变频器后：功率因数（平均值）提高到0.96以上；节电达到27%。

5结语

经过这次改造，两系统运行均非常可靠，降耗节能效果显著，为稳定生产、节能降耗、提高产品质量打下了良好的基础。

参考文献

[1]程胜先.高压变频调速在电弧炉除尘风机上的应用[J].电力需求侧管理，2007，（9）.

高压变频器范文

关键词：高压变频器控制市场应用输入变压器

中图分类号：N73T7文献标识码：A文章编号：1672-3791（2013）02（c）-0131-01

我们平时所说的高压变频器，输入的电源电压一般都在3000V以上，属于大功率变频器。就目前的国内市场来看，电压等级从3000～10000V不等，种类也有高-低-高、低-高和高-高之分。对于传统的高压变频器，主要包含可控硅整流、硅逆变等结构，存在许多不足之处，其产生的谐波将影响到电网和电机的正常使用。近些年来，电力电子技术及计算机控制技术发展迅速，涌现出了一些新型的器件，改善了原有系统的不足之处，如目前常用的IGBT、IGCT等新型原件。这些新型原件所构成的先进高频变压器性能得到了明显的提升，可以实现PWM逆变和PWM整流，而且产生的谐波较小，可以有效的提高功率因数。

1高压变频器的分类

随着高压变频技术的不断发展，市场上出现了种类繁多的高压变频器，其分类方法也不尽相同。如果只关注变频器的中间环节是否产生直流电，高频变压器可以分为交变变频器和交直交变频器；如果侧重于所产生直流电的性质，就可将高频变压器分为电流型和电压型变频器；如果按照过程中是否产生低压回路，可将高压变频器分为高高变频器和高低高变频器；如果仅仅依据变频器的输出电平数，可分为两电平、三电平及多电平变频器；通用变频器和高压变频器是按照高压变频器的等级和用途进行分类得到的，二极管嵌位型和电容嵌位型的分类原则是变频器的嵌位方式。

1.1高低高变频器

高低高变频器的主要原理是利用降压变压器结构，将电网中原有的高压转变为低压，低至低压变频器的额定或是允许的输入电压范围。通过高低高变频器的转换，形成了交流电，并且交流电的频率和振幅都可以随着设定的不同而改变，然后交流电再经过升压变压器的转换，转化为机器需要的特定电压数。高低高变频器的工作方式，过程中采用了标准的低压变压器进行降压，然后通过升压变压器进行升压，其优点就是可以通过对变压器的参数设定，任意匹配不同登记的电网和电动机，当数量较小时，其成本比直接高压变频的方法低。高低高变频器的一个主要缺点，就是升压和降压的变压器体积较大，十分笨重，并且容易影响频率的变化范围。高低高变频器通常被划分了电流型变频器和电压型变频器两种类型。

1.2交-交变频器

交-交变频器工作过程中不会出现直流环节，可以利用晶闸管直接实现交流到交流的变频。如果变频器的工作条件在3000V以下，每个相需要12只晶闸管，这样三个相相加就是36只；如果工作电压大于3000V，就必须将晶闸管串联起来，数量也就要加倍。交-交变频器的电路结构主要分为两类：一种采用的是公共交流母线的进线方式；另一种是输出星形的连接方式。交-交变频器所具有的优点是：过程中没有直流，只有一次变流，效率较高；由于其输出特点，可以较为简单的实现四个象限同时工作；其输出的低频率波与正弦波非常接近，利用率高。交-交变频器也存在一些不足之处：首先就是电路结构复杂，不利于接线，输出的频率相对其他高压变频器较低，相应的输出功率因数就低；另外在谐波方面，输出电流中谐波含量大，形成的频率谱较为复杂。就目前我国的应用情况来看，交—交变频器主要应用于50万或是100万瓦以上的大功率低转速的交流调速电路之中。

2高压变频器的控制方法与策略

通过对我国高压变频器市场的调查发现，其控制方法主要有以下几种。

电动机稳态模型。通过多种PWM调制技术的应用，改变电机的工作频率，同时控制电动机的电压或电势。在V/f协调控制之下，可以将磁通量近似的稳定在一个常态，方法简单可行，通过这种方式可以控制电动机的开环速度。由于低速状态下，异步电动机定子电阻压降所占比重增加较大，不能再忽略不计，所以现在应用中存在的主要问题是低速性能较差。还有，由于V/f协调控制是在稳态的基础上得出的，因而在动态情况下性能就会相应的下降。

当保持磁通量在一个稳定的状态下时，通过异步电动机稳态的等效电路和转矩的公式进行推导，可以对转差频率进行控制。这样得到的推到结果只是用于转速变化较慢的情况，因而在转速变化快的情况下转矩的控制性能差。

电动机动态模型。矢量控制技术的基础条件是坐标变换后的电动机动态模型，通过坐标变换，使得交流电机在理论上能像直流电机一样分别对励磁分量与转矩分量进行独立控制，使得电动机的动态性能如直流电动机一样良好。这种转换的不足之处在于，矢量控制需要确定转子的具置，为了保证电动机的工作状态，还需要控制磁链的幅值。这些参数都与电动机有直接的关系，并且在机器实际工作情况下，这些参数并不是固定值，会随着周围温度和励磁条件而不断的变化。这些都会严重影响控制系统的动态性能，甚至会直接导致系统失稳。这一问题是国内外专家研究的重点问题之一。

动态模型还可以采用直接转矩，对异步电动机和磁链分别进行控制。不像矢量控制系统那样亿转子磁链为基础，直接转矩控制的对象是定子磁链。这种控制方式省去了坐标变换的步骤，也不会受到转子参数变化的干扰，整个结构简单可靠，动态、静态性能都比较良好。

3结语

高压变频器以及一些与其相关的产品是电力电子行业中一个尚未得到良好解决的难题，近些年来也受到了全世界业内人事的广泛关注。高压变频器不仅涉及大功率交流电动机的各类负载的调速和节能，还涉及到一些其他事关国计民生的重点领域。因此，我们应该加速对高压变频器电路和控制技术的探索，开发出具有自主知识产权的、性能优异的高压变频器，不断发展我国的高压变频器技术。

参考文献

[1]张皓，续明进，杨梅.高压大功率交流变频调速技术[M].北京：机械工业出版社，2006.7.

[2]王兆安，黄俊电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2004.

高压变频器范文

【关键词】高压变频器；除尘风机；节能

1.前言

河北旭阳焦化公司1#2#3#炉原配有一套除尘系统，设备运行参数为：630KW/10KV离心引风机，风机型号为DAY-1A-210。额定风量250000m3/h，额定风压5500Pa，额定转速960r/min；电动机型号YKK5004-6电机额定功率是630KW电机额定电流是46.1A额定转速是960r/min，功率因数0.86，系统为液力耦合器控制。

1.1液力耦合器的工作原理

液力耦合器是一种以液体为工作介质，利用液体传递能量的传动装置，通过改变液力耦合器工作腔内的充满度，就可以改变液力耦合器所传递的转矩和输出轴的转速，使液力耦合器电机端和风机端转速不一致，从而再电机不改变速度的条件下对风机进行调速，实现调节风量的目的。

1.2液力耦合器调速的不足

由于液力耦合器在调节过程中要产生转擦功率损耗，容积损耗，机械损耗，这些损耗所产生的热量需要大量的冷却介质来冷却，而液力耦合器的传动效率等于转速，速度越低效率越低，液力耦合器的节能效果不理想，以上因素决定液力耦合器效率低损耗大，调速精度低，速度响应慢，转速不稳定，需配备相应的油系统调节系统，浪费能源。

2.高压变频器节电原理，技术要求及改造方案

2.1节电原理

所谓节能不仅是节省能耗，还包括不浪费能源，通过流体力学的定律可知，风机、泵类、设备均属于平方转矩负载，其转速n及流量Q压力H以及轴功率P具有以下关系：

Q∝n，H∝n2，P∝n3，在实际生产中，往往利用调节风机的转速来调节系统的风量，而随着转速的降低，风机在维持效率不变的状况下，轴功率则转速的立方关系下降，电机消耗的电能急剧减小，例如风量下降到80%，转速也下降到80%，轴功率则下降到额定功率的51%，风量下降到50%，轴功率则下降到额定功率的13%，其节电潜力非常大。

2.2技术要求

除尘风机室除尘净化系统的动力中枢，一旦除尘不能正常进行，不但影响生产，造成巨大的经济损失，还污染环境，另外调速系统工作环境比较恶劣，同时焦炉又不定时装煤和推焦，所以和除尘风机配套的调速系统要求极高的可靠性，基于以上工作特点，对变频调速系统的主要要求如下：

（1）要求变频器要有高的可靠性

（2）要求变频器要有旁路功能

（3）调速范围大，效率要高

（4）具有逻辑控制能力

2.3改造方案

针对原有设备运行情况，根据电机额定参数选有北京乐普四方方圆科技股份公司自主研发和生产适合驱动高压异步电机的变频设备LPH-10-650，额定输出电流47A，适配电机功率650KW，配备一台手动旁路柜，当变频器出现故障或需要检修时，手动切换到旁路，保证系统正常运行，旁路与上级高压断路器有连锁关系，旁路柜隔离开关未合到位，不允许上级高压断路器合闸，上级高压断路器合闸时，绝对不允许操作隔离开关，防止拉弧现象，确保安全。

K0为变频器供电的高压真空断路器，K1，K2为高压变频器控制真空断路器，K3为工频旁路断路器，K4为水阻柜控制断路器，M为保留原异步电机，K5为水阻控制断路器。

2.4除尘风机工艺要求

2.4除尘风机工艺要求

A点为推焦时给定信号；

A到B为风机升速时间，定为5s可以调节；

C到D为推焦时间，定为20s，可以调节；

F点回到低速运行，完成一个工作周期。

假如两个炉推焦重叠，在高速1的基础上跳转到高速2。

高速1的转速为780转/分，高速2的转速为840转/分，低速时的转速为290转/分。

2.5施工注意事项

施工图设计时需要注意以下几个方面：在提出土建资料时，必须参考产品的详细资料，根据变频器的安装尺寸、荷载、电缆路径等提出合适、合理的土建资料，隔离变压器，应尽量靠经变频器布置，同时在布置室内外电缆沟或桥架时，尽量让变频器的进出线电缆使用单独的路径，特别是要避开控制及信号电缆，这样可尽量减少变频器工作时产生的电磁干扰。在进行电气室布置时，必须考虑高压变频器的工作环境问题。由于变频器是电子装置，内含电解电容、电路板、芯片等电子元件，如果环境温度太高或含尘量太大都会影响其寿命及稳定性。所以尽可能设置单独的变频器室，同时进行散热及防尘处理。

2.6保护功能

变频装置有过电压，过电流，欠电压，缺相，变频器过载，变频器过热，电机过载等保护功能。

（1）过载保护。电机额定电流的120%，每10min允许1min，超过则保护。

（2）过流保护。电机额定电流的150%，超过则立即保护。变频器输出电流超过电机额定电流的200%，在10μs内保护。

（3）过压保护。检测每个功率模块的直流母线电压，如果超过额定电压的115%，则变频器保护。

（4）欠压保护：检测每个功率模块的直流母线电压。

（5）过热保护：包括两重保护：在变频调速系统，如果低于设定的数值，则变频器先降压再保护。另外，在主要的发热元件，即整流变压器和电力电子功率器件上放置温度检测，一旦超过极限温度就保护。

（6）缺相保护：缺相保护设置在每一个功率模块上。当变频器输入侧掉相或功率模块的保险熔芯熔化时，会发出报警信号并保护。

3.具体实现过程

采用高压变频调速系统对除尘风机进行高压变频改造具体实现过程如下：变频器操作采用自动控制，风机电机提速信号取自五大车连锁的推焦信号，电机空载时290转/分，加载时780转/分，如果两座焦炉同时推焦速度跳转到840转/分，由原来的980转/分降到空载时290转/分，推焦时780转/分，实现全自动化。

4.设备运行情况

（1）运行稳定，安全可靠。

（2）节能效果显著，大大降低了吨焦电耗。

（3）电动机实现了真正的软启动、软停运，变频器提供给电机的无谐波干扰的正弦波电流，降低了电机的故障次数。

（4）变频器自身保护功能完善，同原来继电保护比较，保护功能更多，更灵敏，大大加强了对电机的保护。

（5）变频器同现场信号无缝接口，满足生产的需要，现场信号接入灵活，变频器按照节点的状态自动高速、低速往复运行。

（6）适应电网电压波动能力强，有时电网电压高达10.7KV，变频器仍能正常运行。

（7）同液力偶合器比较，在加速期间大大减少了噪声，削弱了噪声污染。

5.节能分析

5.1正常生产时1#2#3#炉每天出炉186炉，推焦时间为：40S

加载功耗时：40*186=7440S

所占时间比为：7440/（24*3600）*100%=8.6%

空载时间比为：1-8.6%=91.4%

5.2改造前（根据改造前记录的数据，空载电流为：16A，推焦时为：23A，功率因数为：0.86，计算收费为：0.5371元/千瓦时）

P1=1.732*10*0.86*（23*8.6%+16*91.4%）=247.3KW，

全年电费为：

247.3*24*365*0.5371=1163545元

5.3改造后（根据改造后记录的数据，空载电流为：3A，推焦时为：9A，功率因数为：0.96，计算收费为：0.5371元/千瓦时）：P变=1.732*10*0.96*（9*8.6%+3*91.4%）=58.5KW

节能装置本身损耗为：4KW

共计为：58.5KW+4KW=62.5KW

全年电费为：

62.5*24*365*0.5371=294062元

5.4节电率

（P1-P变）/P1=（247.3-62.5）/247.3*100%=74%

年节约电费为：

1163545-294062=869483