1引言

　　我國的各類電動機(jī)的裝機(jī)容量在4億KW以上韭脊，而高壓電動機(jī)的總裝機(jī)容量在1.5億KW以上童谒，其中一半以上是拖動風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的電動機(jī)沪羔，裝機(jī)容量在0.8億KW左右饥伊。這些電動機(jī)大都為6KV或10KV電壓等級，它們的用電量約占全國用電量的30%蔫饰，而這類電動機(jī)往往能耗大、效率低喇暴，多數(shù)運(yùn)行在電低負(fù)荷區(qū)倍熄，加上部分風(fēng)機(jī)、泵需要調(diào)節(jié)流量抢督，如采用通常的風(fēng)門写并、擋板、閥門調(diào)節(jié)越名，將使效率將得更低处监，造成大量的能源浪費(fèi)痢士。

　　低壓變頻器通過多年的發(fā)展良瞧，技術(shù)成熟训唱，可靠性高，得到了廣大用戶的普遍認(rèn)可赞庶，因此在低壓電動機(jī)的驅(qū)動方面得到了廣泛應(yīng)用澳骤，也取得了很好的調(diào)節(jié)與節(jié)能效果。隨著電力電子技術(shù)和微處理器技術(shù)的發(fā)展摊册，到上世紀(jì)90年代找骏，6KV实朗、10KV等級的高壓變頻調(diào)速裝置的研制生產(chǎn)成為可能，經(jīng)過近10年的發(fā)展法简，高壓變頻技術(shù)進(jìn)展非匙囱撸快，產(chǎn)品穩(wěn)定性和可靠性達(dá)到使用程度方秤，市場趨于成熟薇硬。尤其是單元串聯(lián)多電平方式的高壓變頻調(diào)速裝置啊终，因其采用低壓變頻成熟技術(shù)蓝牲，單元串聯(lián)易于實(shí)現(xiàn)冗余，輸出波形完美例衍，適用普通電動機(jī)、性價比高等特點(diǎn)而得到用戶的認(rèn)可硼一。

　　目前梦抢，電氣傳動技術(shù)正面臨著一場歷史性的革命，即交流調(diào)速取代其它調(diào)速及計(jì)算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)取代模擬控制技術(shù)已成為發(fā)展趨勢哼蛆。電機(jī)交流調(diào)速技術(shù)是當(dāng)今節(jié)電划搓、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動技術(shù)進(jìn)步的一種主要手段澜碎。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速毛凶、起動和制動性能篡搓、高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果饼酱，廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點(diǎn)而被國內(nèi)外公認(rèn)為是最有發(fā)展前途的調(diào)速方式纸牌。

　　2變頻調(diào)速節(jié)能原理

　　電動機(jī)的變頻調(diào)速運(yùn)行除了能夠滿足生產(chǎn)工藝要求進(jìn)行調(diào)速之外涎才，還有很好的節(jié)能效果。這部分節(jié)能并不是因?yàn)殡妱訖C(jī)在調(diào)速運(yùn)行時能夠有節(jié)能效果邑闺，主要是因?yàn)殡妱訖C(jī)拖動的負(fù)載在調(diào)速運(yùn)行時所需的功率根據(jù)運(yùn)行的轉(zhuǎn)速有大的變化，變頻調(diào)速因其在大部分調(diào)速范圍內(nèi)效率都很高所以節(jié)能效果明顯抵乓。

　　例如對于風(fēng)機(jī)負(fù)載灾炭，為了滿足風(fēng)量的要求颅眶，采用節(jié)流調(diào)節(jié)時，風(fēng)機(jī)不能在高效率點(diǎn)運(yùn)行呆逼，自身消耗功率增加皮向，同時節(jié)流裝置損失了一部分風(fēng)機(jī)輸出的功率，所以雖然風(fēng)機(jī)輸出的實(shí)用功率有所降低铸烈，甚至是大幅度降低售检，但是風(fēng)機(jī)的輸入功率變化不大，導(dǎo)致整個系統(tǒng)的效率因此大幅度降低且险；采用變頻調(diào)節(jié)后敛旗，不存在節(jié)流裝置的功率損失，可以使風(fēng)機(jī)能始終運(yùn)行在高效率點(diǎn)附近库说，同時變頻調(diào)節(jié)自身效率比較高潜的，所以能使整個系統(tǒng)的效率維持在較高的水平字管，電動機(jī)消耗的功率基本上只隨著輸出實(shí)用功率的變化而線形變化。

　　對于風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載亡呵，由流體力學(xué)知識可知，其輸出的功率與其轉(zhuǎn)速的三次方成正比，所以當(dāng)其轉(zhuǎn)速減小時掏愁，其能耗也隨著轉(zhuǎn)速以三次方的速率下降，因此節(jié)能效果非常明顯桌懊。

　　3高潘谴、低壓變頻器的可靠性比較

　　人們的傳統(tǒng)概念中，總是認(rèn)為低壓變頻器無論是在功率器件還是在控制方面技術(shù)成熟份肠，安全可靠僧少；高壓變頻器是個新事物汇光，高壓功率器件耐壓不夠，串并聯(lián)技術(shù)不成熟蔗括，控制電路復(fù)雜撤防，沒有經(jīng)過市場的應(yīng)用檢驗(yàn)，可靠性不高焰情，有時為了實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)目的内舟，寧愿通過降壓變壓器降壓并采用低壓電動機(jī)驅(qū)動初橘，增加了費(fèi)用，降低了效率耕蝉。這是人們的誤解，以下就幾個方面做一下低壓變頻器和單元串聯(lián)多電平方式的高壓變頻器的可靠性比較垒在。

　　1.功率元器件

　　單元串聯(lián)多電平方式的高壓變頻器采用的功率元器件一般是1700V等級的IGBT愚贩，這個耐壓等級的IGBT是低壓變頻器中常用且被證明是成熟可靠的元器件。

　　2.控制技術(shù)

　　單元串聯(lián)多電平方式的高壓變頻器中的每個功率單元都是一個三相輸入趴鹰、單相輸出的低壓變頻器避纤，驅(qū)動和控制技術(shù)同樣成熟可靠。

　　3.元器件數(shù)量

　　從理論上講岔雾，原器件數(shù)量越多扁钥，可靠性越低所饺。在這個意義上講，單元串聯(lián)多電平方式的高壓變頻器元器件數(shù)量大大高于低壓變頻器薛训。

　　4.電路冗余

　　有冗余設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可靠性大大高于無冗余設(shè)計(jì)的系統(tǒng)仑氛；低壓變頻器一般只有一個逆變橋锯岖，很難實(shí)現(xiàn)冗余設(shè)計(jì)，單元串聯(lián)多電平方式的高壓變頻器的每一相均有多個單元的輸出串聯(lián)構(gòu)成遇伞，每個單元均可自身旁路捶牢，因此相互之間可以實(shí)現(xiàn)冗余設(shè)計(jì)，可靠性大為提高渐排。在這個意義上講，單元串聯(lián)多電平方式的高壓變頻器的可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于低壓變頻器吻霎，尤其是實(shí)現(xiàn)了單元在線可更換功能的MAXF系列高壓變頻器可靠性更加突出惫康。

　　5.對電源波動的適應(yīng)性

　　低壓變頻器的控制電源一般取自功率電源，對電網(wǎng)電壓的適應(yīng)性差，因電網(wǎng)電壓短時過低或電網(wǎng)出現(xiàn)閃變而引起變頻器跳機(jī)的事件時有發(fā)生了槽。單元串聯(lián)多電平方式的高壓變頻器的功率電源和控制電源是各自獨(dú)立的蛙疗，一般控制電源為交直流輸入曾蚊，同時還有UPS或蓄電池備用輸入，可靠性極高榛斯，控制部分不會停止工作搂捧，當(dāng)功率電源電壓短時過低或電網(wǎng)出現(xiàn)閃變時，高壓變頻器停止輸出王凑，在功率電源恢復(fù)至正常范圍內(nèi)后索烹，高壓變頻器可以迅速將電機(jī)轉(zhuǎn)速恢復(fù)至原有水平弱睦，避免跳機(jī)事件的發(fā)生。

　　綜上所述可以看出瓣戚，如果說單元串聯(lián)多電平方式的高壓變頻器的可靠性沒有低壓變頻器高的話搁蛤，至少不必低壓變頻器可靠性低途培。

　　4MAXF系列高壓變頻調(diào)速裝置簡介

　　上鹤⑴罚科達(dá)機(jī)電控制有限公司研制生產(chǎn)的MAXF系列高壓變頻調(diào)速裝置為6KV钙蕉、10KV等級的電壓源型高壓變頻器屋包，調(diào)頻范圍5-60Hz，采用功率單元串聯(lián)實(shí)現(xiàn)多電平輸出(完美無諧波)门俏，每個功率單元都是由IGBT構(gòu)成的三相輸入摩疑、單相輸出的脈寬調(diào)制型變頻器，多個功率單元的單相輸出移相疊加形成近似正弦的輸出電壓波形吉殃，容量范圍從200KVA至9600KVA楷怒，無輸出變壓器，不需要濾波裝置迫卢，對電機(jī)無特殊要求冶共；具有運(yùn)行穩(wěn)定、調(diào)速范圍寬家卖、輸出波形好荷右、輸入電流諧波含量低及效率高等特點(diǎn)度堤。

　　MAXF系列高壓變頻調(diào)速裝置主要由移相整流變壓器沙螺、逆變功率單元和主控制器三部分組成聚灸。功率單元的個數(shù)根據(jù)不同的電壓等級有所不同阅牛，6KV系統(tǒng)每相為5個單元串聯(lián)秫痪，10KV系統(tǒng)每相為8個單元串聯(lián)捅没。以6KV系統(tǒng)為例，系統(tǒng)主線路框圖如下：

　　5MAXF高壓變頻調(diào)速裝置的性能特點(diǎn)

　　MAXF高壓變頻調(diào)速裝置具有如下性能特點(diǎn)：

　　1.單元可在線更換忱当，MAXF系列高壓變頻調(diào)速裝置采用了單元插拔結(jié)構(gòu)焊唬，允許在裝置運(yùn)行過程中在線更換故障單元(國際首創(chuàng))看靠，大大提高了裝置的可靠性和連續(xù)運(yùn)行能力挟炬。

　　2.采用無極性電力電容嗦哆，MAXF系列高壓變頻調(diào)速裝置率先采用了無極性電力電容代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電解電容老速。

　　無極性電力電容與電解電容相比具有不需串聯(lián)、電壓過載能力強(qiáng)橘券、發(fā)熱低荞诡、使用壽命長(無極性電容典型壽命超過20年，電解電容典型壽命5年)灸尾、不需要均壓措施等顯著優(yōu)點(diǎn)汗势。此外，更換電容的成本和工程費(fèi)用也較高帝膊，采用無極性電力電容降低了裝置的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

　　3.變頻裝置的自動重合閘功能赠魂，MAXF系列高壓變頻調(diào)速裝置能在電網(wǎng)切換或自動重合閘后，自動快速回到切換或重合閘之前的運(yùn)行狀態(tài)乃沙，保持不間斷運(yùn)行警儒。裝置具有旋轉(zhuǎn)投入能力眶根，在高壓消失期間，連續(xù)檢測電動機(jī)的轉(zhuǎn)速记劝、殘壓大小及殘壓相位族扰，高壓恢復(fù)后，裝置能在電動機(jī)任何轉(zhuǎn)速下自動將變頻裝置投入繼續(xù)運(yùn)行怒竿。

　　4.單元快速電子旁路功能扩氢，MAXF系列高壓變頻調(diào)速裝置的功率單元采用快速電子旁路線路椎裕，而不是機(jī)械式的接觸器線路，這使得單元旁路的動作完成時間小于20uS苫担，消除了因?yàn)閱卧月吩斐傻碾妷翰▌映酱裕ＷC可靠旁路。

　　5.dv/dt抑制線路禁糖，MAXF系列高壓變頻調(diào)速裝置的每個功率單元都配置了dv/dt抑制線路以降低輸出dv/dt狞穗，有效保護(hù)電動機(jī)絕緣，降低對電網(wǎng)和其它設(shè)備的干擾攻柠，同時也是抑制高次諧波的措施后裸，減小電動機(jī)損耗。

　　6.戶外循環(huán)通風(fēng)浪谴，MAXF系列高壓變頻調(diào)速裝置采用戶外循環(huán)通風(fēng)苟耻，裝置安裝室內(nèi)不需加裝空調(diào)設(shè)備扶檐，裝置采用離心式風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)1：1備用并能夠自動切換智蝠，安全可靠僚洋。

　　7.單元升降機(jī)構(gòu)候赏，每套變頻裝置均配備一套安裝在裝置柜體上的單元電動升降機(jī)構(gòu)盯媚，以方便單元的維護(hù)和更換片迁。

　　8.輸出電纜長度不受限制，高壓變頻調(diào)速裝置與電動機(jī)之間的連接電纜長度沒有限制瓤鬓。

　　6MAXF系列高壓變頻調(diào)速裝置和國內(nèi)外同類產(chǎn)品的性能比較

　　MAXF系列高壓變頻調(diào)速裝置同國內(nèi)外同類產(chǎn)品的性能比較見下表：

　　項(xiàng)目MAXF系列高壓變頻調(diào)速裝置國外同類產(chǎn)品國內(nèi)同類產(chǎn)品

　　變頻器效率>98.5%>98.5%>98.5%

　　裝置效率(包括變壓器)>96%>96%>96%

　　功率因數(shù)>0.95>0.95>0.95

　　諧波含量<5%<5%<5%

　　輸入電壓范圍+15%/-30%+15%/-15%+15%/-30%

　　輸出dv/dt<600V/uS1200～1800V/uS—

　　過載能力1.20倍1.10倍1.20倍

　　穩(wěn)頻精度0.1%0.2%—

　　環(huán)境溫度要求-5～45℃0～40℃0～40℃

　　單元自動旁路有有有

　　單元在線更換有無無

　　電力電容無極性電力電容電解電容電解電容

　　電容壽命>20年5年5年

　　占地面積小較小較大

　　由以上比較可以看出，單元的在線可更換與無極性電力電容的應(yīng)用是MAXF系列高壓變頻調(diào)速裝置有別于國內(nèi)外同類產(chǎn)品的主要特征宣吱，這些特征大大提高了產(chǎn)品的可靠性，減少了產(chǎn)品的后期使用維護(hù)費(fèi)用杭攻。

　　7MAXF系列高壓變頻調(diào)速裝置的應(yīng)用實(shí)例

　　1.MAXF高壓變頻調(diào)速裝置在十里泉電廠補(bǔ)水泵上的應(yīng)用

　　十里泉發(fā)電廠目前由三十公里外的水源地供水疤坝，水源地共裝有五臺水泵，均由560KW/6KV的高壓電動機(jī)拖動痪宰，多數(shù)情況下開1-2臺泵運(yùn)行就可以滿足發(fā)電要求畔裕，采用手動節(jié)流調(diào)節(jié)方法控制水量扮饶。如果節(jié)流閥開度不大、并且水量足夠喝壹，則停一臺水泵盲狈；如果節(jié)流閥全開仍不能滿足水流量要求，則再開啟一臺水泵殿漆。由于管道長達(dá)三十公里畅型、且節(jié)流閥始終處于調(diào)節(jié)狀態(tài)乘澈，如選擇一臺水泵進(jìn)行變頻調(diào)速改造，節(jié)流閥全開瞻绝，實(shí)現(xiàn)恒水壓控制秸讹，則不但具有良好的節(jié)能效果，泵站的控制特性也大為改善，同時可以避免啟停泵時管道壓力的大幅度波動攀芯。

　　2003年11月屯断，MAXF700-6000/750高壓變頻調(diào)速裝置在泵站#3泵上順利投運(yùn)殖演，高壓變頻投入運(yùn)行后，節(jié)流閥全開趴久，采用遠(yuǎn)方自動恒水壓控制方式搔确，多數(shù)情況下，變頻器運(yùn)行在40Hz左右膳算，功率約270KW好浆，高壓側(cè)輸入電流30A不到，而50Hz定速運(yùn)行時功率約為530KW困喜，高壓輸入電流為60A左右。經(jīng)長時間運(yùn)行磨搭，變頻器運(yùn)行在42Hz上下裤能，平均功率約為320KW勿玖，與50Hz定速運(yùn)行530KW比較，平均節(jié)電率39.6%行掰，年節(jié)電約151萬度怎机。由于泵站使用網(wǎng)電坪江，電價較貴脑溢，故一年左右即收回投資。2004年屑彻，該廠又進(jìn)行該廠南水源的一臺水泵的高壓變頻改造。

　　2.MAXF高壓變頻調(diào)速裝置在烏石化煉油廠常減壓裝置油泵上的應(yīng)用

　　2004年粪薛，烏石化煉油廠對該廠常減壓裝置上的三臺油泵進(jìn)行了高壓變頻改造，該廠三臺電動機(jī)分別為200KW/6KV违寿、315KW/6KV和500KW/6KV，分別選用了MAXF300-6000/360搞莺、MAXF450-6000/550和MAXF700-6000/750高壓變頻調(diào)速裝置掂咒，均順利投運(yùn)。經(jīng)過長時間的運(yùn)行考核贾反，比較改造前后的電功率阁巨，節(jié)電率為22.4%。投資回收期不到兩年隐睹。

　　3.MAXF高壓變頻調(diào)速裝置在恒華熱電有限公司風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用

　　恒華熱電有限公司的機(jī)組是熱電聯(lián)供機(jī)組岸寿，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中考慮到負(fù)荷的不確定性，在鍋爐引風(fēng)機(jī)630KW/10KV電動機(jī)和二次風(fēng)機(jī)355KW/10KV電動機(jī)分別采用了MAXF800-10000/920和MAXF475-10000/600高壓變頻調(diào)速裝置鹿脯，兩臺裝置均順利投運(yùn)。在并網(wǎng)發(fā)電初期顶赎，由于熱用戶較少，鍋爐出力僅為額定的約30%疯坤，因此風(fēng)量需求很小深浮，兩臺變頻裝置均運(yùn)行在低負(fù)荷區(qū)压怠，輸出頻率均不到20Hz，從高壓側(cè)檢測到的電流僅為1A左右飞苇。同期運(yùn)行的送風(fēng)機(jī)系統(tǒng)菌瘫，驅(qū)動電動機(jī)為710KW/10KV，沒有采用高壓變頻調(diào)速驅(qū)動布卡，調(diào)節(jié)方式為節(jié)流調(diào)節(jié)雨让，風(fēng)門開度很小雇盖，運(yùn)行電流約為30A。由此可見崔挖，采用變頻調(diào)節(jié)在新建機(jī)組中使用庵寞，尤其是在機(jī)組運(yùn)行初期虚汛，節(jié)能效果尤為明顯。即使在機(jī)組正常運(yùn)行期間逛徽，變頻調(diào)節(jié)節(jié)能一般達(dá)到20-30%珊辛，投資回收期約為2年穗免。

　　8采用高壓變頻調(diào)節(jié)的間接經(jīng)濟(jì)效益

　　采用高壓變頻調(diào)節(jié)除了能夠產(chǎn)生良好的直接經(jīng)濟(jì)效益外障渡，同時還有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　1.可以實(shí)現(xiàn)空載軟啟動，啟動峰值電流和啟動時間大為減少趋臼，避免因大啟動電流造成的絕緣老化及由于大電動力矩造成的機(jī)械沖擊對電機(jī)壽命的影響篙袄，減少電機(jī)的維護(hù)工作量，節(jié)約檢修維護(hù)費(fèi)用簿翔。

　　2.對于容量大的電動機(jī)接骄，可以節(jié)省啟動裝置的費(fèi)用，通過變頻驅(qū)動直接起動牺会。

　　3.功率因數(shù)得以提高锈犯，電流減小，可以省去功率因數(shù)補(bǔ)償裝置道葬，充分利用變壓器系統(tǒng)的容量献爷。

　　4.節(jié)流調(diào)節(jié)裝置全開，減小管道系統(tǒng)內(nèi)流體壓力波動陷揪，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性得到改善惋鸥。

　　5.變頻調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)控制性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于節(jié)流調(diào)節(jié)，有利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集散控制悍缠。

　　6.變頻調(diào)節(jié)使電動機(jī)的轉(zhuǎn)速降低卦绣，環(huán)境噪音可以得到大大改善。

　　9結(jié)束語

　　單元串聯(lián)多電平高壓變頻調(diào)速裝置的可靠性已經(jīng)達(dá)到可以廣泛應(yīng)用的程度飞蚓，尤其是實(shí)現(xiàn)的單元在線更換功能和采用了無極性電力電容的MAXF系列高壓變頻調(diào)速裝置可靠性又有了很大的提高滤港，性價比高，具有廣泛推廣使用的市場前景玷坠。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)蜗搔，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享劲藐，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對其真實(shí)性負(fù)責(zé)八堡，也不構(gòu)成任何其他建議樟凄。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布、編輯整理上傳兄渺，對此類作品本站僅提供交流平臺缝龄，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻寝典、圖片林没、文字如涉及作品版權(quán)問題，請第一時間告知缅坯，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容婶苦，以保證您的權(quán)益！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn怠播。