高压变频

高压变频（精选9篇）

篇1：高压变频

变频与传动——高压变频器原理及应用,1.引言电机是工业生产中主要的耗电设备，高压大功率电动机的应用更为突出，而这些设备大部分都存在很大的

1.引言

电机是工业生产中主要的耗电设备，高压大功率电动机的应用更为突出，而这些设备大部分都存在很大的节能潜力，所以大力发展高压大功率变频调速技术具有时代的必要性和迫切性。

目前，随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，高压大 功率变频调速装置不断地成熟起来，原来一直难于解决的高压问题，近年来通过器件串联或单元串联得到了很好的解决。其应用领域和范围也越来越为广范，这为工矿企业高效、合理地利用能源(尤其是电能)提供了技术先决条件。

2.几种常用高压变频器的主电路分析

(1)单元串联多重化电压源型高压变频器

单元串联多重化电压源型高压变频器利用低压单相变频器串联，弥补功率器件IGBT的耐压能力的不足。所谓多重化，就是每相由几个低压功率单元串联组成，各功率单元由一个多绕组的移相隔离变压器供电，用高速微处理器实现控制和以光导纤维隔离驱动。但其存在以下缺点：

a)使用的功率单元及功率器件数量太多，6kV系统要使用150只功率器件(90只二极管，60只IGBT)，装 置的体积太大，重量大，安装位置和基建投资成问题;

b)所需高压电缆太多，系统的内阻无形中增大，接线太多，故障点相应的增多;

c)一个单元损坏时，单元可旁路，但此时输出电压不平衡中心点的电压是浮动的，造成电压、电流不平衡，从而谐波也相应的增大，勉强运行时终 究会导致电动机的损坏;

d)输出电压波形在额定负载时尚好，低于25Hz以下畸变突出;

d)输出电压波 形在额定负载时尚好，低于25Hz以下畸变突出;

e)由于系统中存在着变压器，系统效率再提高不容易实现;移相变压器中，6kV 三相6绕组×3(10kV时需12绕组×3)延边三角形接法，在三相电压不平衡(实际上三相电压是不可能绝对平衡的)时，产生的内部环流，必将引起内阻的 增加和电流的损耗，也相应的就造成了变压器的铜损增大。此时，再加上变压器的铁芯的固有损耗，变压器的效率就会降低，也就影响了整个高压变频器的效率。这 种情况在越低于额定负荷运行时，越是显著。10kV时，变压器有近400个接头、近百根电缆。在额定负荷时效率可达96%，但在轻负荷时，效率低于 90%。

(2)中性点钳位三电平PWM变频器

该系列变频器采用传统的电压型变频器结构，

中性点钳位三电平PWM变频器的逆变部 分采用传统的三电平方式，所以输出波形中会不可避免地产生比较大的谐波分量，这是三电平逆变方式所固有的。因此在变频器的输出侧必须配置输出LC滤波器才 能用于普通的鼠笼型电机。同样由于谐波的原因，电动机的功率因数和效率、甚至寿命都会受到一定的影响，只有在额定工况点才能达到最佳的工作状态，但随着转速的下降，功率因数和效率都会相应降低。

多电平多重化高压变频器。多电平 多重化高压变频器的本意是想解决高压IGBT的耐压有限的问题，但此种方式，不仅增加了系统的复杂性，而且降低了多重化冗余性能好和三电平结构简单的优点。因此此类变频器实际上并不可取。

此类型变频器的性能价格优势并不大，与其同时采用多电平和多重化两种技术，还不如采用前面提到的高压IGBT的多重化变频器或者三电平变频器。

(3)电流源型高压变频器

功率器件直接串联的电流源型高压变频器是在线路中串联大电感，再将SCR(或GTO、 SGCT等)开关速度较慢的功率器件直接串联而构成的。

这种方式虽然使用功率器件少、易于控制电流，但是没有真正解决高压功率器 件的串联问题。因为即使功率器件出现故障，由于大电感的限流作用，di/dt受到限制，功率器件虽不易损坏，但带来的问题是对电网污染严重、功率因数低。并且电流源型高压变频器对电网电压及电机负载的变化敏感，无法做成真正的通用型产品。

电流源型高压变频器是最早的产品，但凡是电压型变频器到达的地方，它都被迫退出，因为在经济上、技术上，它都明显处于劣势。

3.IGBT直接串联的直接高压变频器

3.1 主电路简介

图1.IGBT直接串联高压变频

如图1所示，图中系统由电网高压直接经高压断路器进入变频器，经过高压二极管全桥整流、直流平波电抗器和电容滤波，再通过 逆变器进行逆变，加上正弦波滤波器，简单易行地实现高压变频输出，直接供给高压电动机。

功率器件IGBT直接串联的二电平电压型 高压变频器是采用变频器已有的成熟技术，应用独特而简单的控制技术成功设计出的一种无输入输出变压器、IGBT直接串联逆变、输出效率达98%的高压调速系统。

对于需要快速制动的场合，采用直流放电制动装置，如图2所示：

图2.具有直流放电制动装置的IGBT直接串联高压变频器主电路图

篇2：高压变频

从2010年使用智光电气高压变频器至今，在使用过程中变频器故障较多，故障现象基本是以后台所报故障为参考。

经统计变频器自身出现的故障跳车情况，后台所报信息基本为： 1，单元过流速断； 2，单元直流电压保护； 3，左臂故障； 4，右臂故障；

5，左臂、右臂同时故障； 6，上行通讯故障； 7，下行通讯故障 8，PLC故障； 9，模拟输入断线警告； 10，UPS故障； 11，风机故障等。

至2014年4月以前出现以上故障基本以更换设备为主。由于返厂检修价格高，周期长，经公司领导要求，自主检修高压变频器。故障设备基本是以功率单元体和光纤占大部分，而光纤故障原因基本为光纤老化，无法检修，所以开始以检修功率单元体为主。

电站9#给水泵不使用变频启动，所以我们用9#给水泵来调试功率单元体，我们给故障单元一个380V的输入，然后调试，经过了3个星期的检修，我们发现发现故障单元有以下几种现象： 1，在刚刚启动时才1Hz时，功率单元体的输出就已高达500V以上；

2，在复位时，功率单元体驱动板脉冲变压器回路的指示灯显示不正常；

3，在调试时，功率单元体报左臂故障； 4，在调试时，功率单元体报右臂故障；

5，在复位后保持通电3小时左右，驱动板报左臂右臂故障； 以上5种现象为这段时间检修发现的主要情况。

篇3：高压变频改造外部设计

当前, 火电机组利用小时下降且参与电网调峰运行, 高压变频调速节能技术作为直接、可靠的装置节能技术手段, 已经趋于完善, 各火电厂在一系列高压变频改造中也暴露出许多问题, 造成高压变频装置投入运行后故障率高、可靠性低, 对节能效果造成影响, 甚至导致机组跳闸, 对电厂造成大的经济损失的同时, 还对电网安全稳定运行造成影响。以下针对某厂高压变频改造实施过程中遇到的问题进行分析。

2 高压变频外部设计

2.1 手、自动切换配置选择

火力发电厂中, 高压变频改造一般应用于风机 (包括轴流风机、离心风机) 和水泵, 又以引风机、一次风机和凝结水泵的应用最为普遍。改造都涉及到手自动切换的问题, 手自动切换是指从变频运行切换到工频旁路运行, 以及反向切换所使用的方式。

1) 对于凝结水泵, 因正常运行情况下只需要一台泵运行, 另一台泵长期处于备用状态, 因此为节约投资, 一般情况下按“一拖二”配置, 即一台变频器通过断路器 (隔离刀闸) 切换后可以分别带A、B泵运行 (不能同时带两台水泵) 。

该厂改造时1#、2#机组采用选取一个备用间隔作为变频器固定电源, 变频器出口经断路器分别向两台水泵供电的一次接线方式;3#、4#机组采用将现有两台水泵电源接入变频器, 使用隔离刀闸进行切换的一次接线方式。见图1、图2:

从改造实际情况及使用效果看, 图2的接线方式使用隔离刀闸进行切换, 除操作须在就地完成外, 在费用、占地等方面比图1接线具有较大的优势, 尤其占地方面, 一般情况下改造工程往往受到空间的限制难以布置。

另外, 由于运行中一般固定一台泵变频运行, 另一台泵工频备用。变频器发生轻故障时可以切换到备用泵运行进行处理, 发生重故障跳闸后也可以通过联锁启动备用泵运行, 因此对同一台泵进行工频与变频方式的自动切换是没有必要的。

综合考虑, 以图2的接线方式为优。

2) 对于一次风机或引风机, 均为“一拖一”的固定接线方式, 手动与自动切换的区别只在于变频器出入口及旁路使用隔离刀闸, 还是使用断路器, 见图3:

两者比较, 使用断路器可以实现变频和工频之间自动切换, 对变频器轻故障处理时可以不停运风机, 重故障变频器跳闸时也可以自动切换到工频运行, 从而避免风机停运造成机组负荷损失, 但投资相对较大, 且占地面积也较大;使用隔离刀闸则变频器发生轻故障时需要计划性停运风机进行处理, 发生重故障跳闸后需要工频启动时也要到就地进行倒闸操作, 因此对机组造成的负荷损失会大一些。

此外, 自动切换还存在一个更为重要的问题, 即变频自动切工频时因挡板全开, 风机出力将增大, 而另一台风机处于变频运行, 由于转速和出力的偏差, 发生“抢风”现象, 造成一次风压大幅度波动或炉膛负压波动, 威胁锅炉燃烧稳定性, 有可能造成锅炉灭火。

为了防止两台风机出力相差太多造成抢风, 需采用复杂的热工控制逻辑:在故障风机发生变频器跳闸后, 另一台一次风机变频器以一定速率升至50Hz输出, 同时入口挡板全速关到对应负荷下的开度, 到达目标值后入口挡板置手动。非故障风机提升频率后可使故障风机工频切换成功后两台风机转速一致, 是切换期间避免两台风机抢风的一个有效手段, 同时关小入口挡板, 又可以防止一次风压增加太多, 通过适当设置变频升速率时间配合入口挡板的关闭时间, 可以兼顾避免抢风和切换期间的一次风压控制。

由于上述控制过于复杂, 且改造前调研, 多家同类型机组电厂虽配置了自动切换设备和逻辑功能, 但实际运行中均未使用。结合目前国产变频器技术成熟、运行业绩良好的情况, 最终选择接线简单、控制逻辑简单的手动 (隔离刀闸) 切换方式。

2.2 冷却系统配置选择

决定高压变频装置运行稳定性的因素, 除变频装置自身制造质量外, 环境因素也有着极其重要的影响。

2.2.1 冷却系统配置方式

1) 空水冷方式。将变频器排出的热风汇集到专用风道, 引出到配电室外, 风道内增加一台增压风机, 在配电室墙壁上安装空气冷却器, 增压风机升压后的热风经空冷器冷却后回到变频配电室内循环使用, 热量由空冷器循环冷却水带走, 见图4。

2) 空调器冷却方式。即变频配电室密封, 在配电室内安装适当数量的空调器进行制冷, 从而维持房间温度。

3) 自然冷却方式。即将变频柜内热风经风道汇聚排至变频配电室外, 在配电室墙壁开孔并安装滤网, 室外自然风在变频器自带柜顶风机作用下进入室内, 形成循环冷却。此种方式不需要强制冷却手段。

2.2.2 方案对比

1) 自然冷却方式几乎没有额外工作量, 投资最省, 但变频室内温度 (即变频器冷风进风温度) 为环境温度, 夏天环境温度高或配电室周围存在热源时变频器冷却效果得不到保证。如配电室周围环境存在粉尘污染, 则大量粉尘将进入变频器内部威胁设备安全运行;此外, 如发生配电室进风滤网堵塞使进风量减小, 变频器也将得不到可靠冷却。调研中A厂采用此方式, 其变频室内及变频器柜内电子元器件均受到较严重的粉尘污染, 且发生过2次进风滤网堵塞, 变频柜内冷却风量不足导致变频器过热跳闸的事故。

2) 采用空调器冷却也可以保持室内温度恒定, 满足变频器运行要求。按照高压变频器制造厂提供的数据, 整套变频装置运行中的发热损失 (发热量, 含移相变压器和变频功率单元的发热量) 约为高压变频装置额定功率的4%, 对于同一个配电室安装多套大功率变频器的情况, 为满足制冷需要, 需安装数量众多的空调器, 如该厂3#、4#机组四台一次风机变频器即布置在一个配电室内, 其总散热损失≈4×2000 k W×4%=320k W, 因此需要配置12~13台10P空调器。这样, 空调器室外机、室内机的安装将是一件困难的事情, 并且空调器额定电功率将达到126~136k W, 空调器的耗电量也使变频器的节能效果打了折扣。此外, 使用空调器冷却对空调配电电源及空调器自身的可靠性要求也较高, 调研中A、B厂均发生过因空调电源故障, 全部空调器退出运行, 导致变频器过热跳闸的事故。

3) 配置空水冷却器时, 冷却设备均布置在配电室墙壁外侧, 不会对配电室内部布置带来困难, 且运行稳定, 维护工作量小。

经对以上几种方式综合对比, 自然冷却方式一般不予采用, 而水冷和空调制冷的选择, 应考虑变频器是否集中安装, 配电室水源接口难易程度, 以及周围环境清洁程度等因素进行综合考虑后确定。

按照上述原则, 该厂对凝结水泵变频器 (独立配电室只安装一台1000k W变频器) 采用了空调器冷却;而对一次风机 (一个配电室安装4套2000k W变频器) 和引风机 (一个配电室安装2套2700k W变频器) 则采用了空水冷方式。改造完成投入运行至今近三年, 从未发生过冷却系统故障、异常造成变频器故障或退出运行的情况。

2.3 风机反馈回路的逻辑设计

对于一次风机和引风机, 其运行反馈回路 (信号) 的可靠性极其重要。单台风机反馈消失将启动RB功能 (机组快速降负荷) , 两台风机反馈消失则将启动MFT (锅炉灭火保护) 。高压变频改造时, 一般直接取变频器内部的“运行”信号作为热控DCS风机运行反馈信号, 由于变频器内部“运行”信号受变频器元件配置和逻辑的影响, 其可靠性往往不能满足使用要求, 调研中B厂即因运行中一次风机变频器“运行”信号短时消失 (1S内) , 造成锅炉灭火。经与热工专业研究, 引入变频器工频侧电流作为反馈判断条件, 同时将MFT逻辑中两台风机变频反馈消失加上2S延时, RB逻辑也进行同样处理。见图5:

采用上述逻辑后, 在近三年的运行中, 该厂也发生过一次风机变频器“运行”信号短时消失的情况, 但未造成任何影响。改造后节能效果达到预期目标, 变频装置运行稳定, 发生过几次变频器功率单元故障, 但未影响机组负荷, 也从未造成机组熄火或跳闸事故的发生。

3 结束语

高压变频调速改造作为节能降耗有效且直接的手段之一, 改造后在降低水泵、风机单耗、节约厂用电、产生极为可观的经济效益的同时, 还在可调频率范围、动态响应速度、功率因数、工作效率以及与控制系统融合等方面具备其他调节方式 (包括现有的阀门调节) 所不能比拟的优势。因此电力系统各大火力发电厂均在积极推广应用, 然而实践中由于变频器外部设计考虑不够周详, 对变频器投运后的运行稳定性造成很大的影响, 变频器运行中故障跳闸甚至造成锅炉灭火、机组跳闸的事故屡有发生。为最大限度发挥高压变频装置的节能效益, 要在改造时采取预控措施, 完善变频器外部设计, 不给机组和系统安全运行留下隐患, 变频器改造要重视外部设计, 在充分调研的基础上, 联合电、机、热等专业对相关外部设施配置、接线 (逻辑) 进行优化和完善。

摘要：介绍了某厂对高压变频调速节能改造的经验, 对改造涉及的外部设计问题提出建议。

篇4：开启高压变频行业新纪元

迎难而上创造奇迹

在1998年创立之初，利德华福主要是生产小模块电源，勉强维持。小模块电源市场杂乱，生产要求低，很多企业都能生产小模块，利德华福意识到如果满足于生产此类门槛不高的产品企业很难做大，公司很难在竞争中胜出。相比之下，高压变频器生产要求的技术门槛高，具备生产高压变频器能力的企业不多，市场前景看好，但是对于当时的利德华福来说，要克服重重技术难关，自己研发出高压变频器简直是个不可能完成的任务。

虽然研发高压变频器的道路艰难，利德华福还是随即开始艰苦的研发过程。高压变频器因其技术复杂、价格昂贵，国内高压变频器开发及应用的进展一直较为缓慢。1998年，利德华福刚刚进入高压变频调速领域的时，国际上只有西门子、ABB、罗宾康等少数几家大公司，才具备这种高技术产品的设计制造能力。利德华福迎难而上，经过艰苦的攻关，终于在2000年3月，试制成功第1台1000kW/6kV高压变频器样机，从此利德华福便牢牢地占据着国内高压变频行业的领跑位置。

此后，利德华福在自主研发的路上越走越远，2003年以后，相继成功开发2500kW、5000kW变频器，2009年又成功投运了国内最大功率等级7500kW高压变频器，并先后完成了从交流变压变频控制到矢量控制，从普遍二象限到四象限能量回馈等数项技术飞跃。

产品研发的不断突破也让市场局面迅速改变，利德华福成立前5年仅销售了100台，2007年7月～2008年9月销售额迅速增长至1000台，累计销售2000台，目前销量已突破4000套大关，保持了50％的增长，市场占有率超过30％。利德华福已经成为我国无可争议的规模最大、生产设备最先进、生产能力最强的高压变频器生产企业。而海外市场的开拓也取得进展，利德华福的高压变频设备已远销亚洲、欧洲、南美洲等地区。

着力人才队伍建设

经过十余年积累，利德华福已经拥有一支经验丰富、不断创新的高素质科研开发队伍及专业、成熟、高效的技术支持工程师服务队伍，并依托清华大学国家重点实验室的一流技术，不断在高压变频调速领域刷新成绩。但是要实现“高压变频调速领域世界级企业”的长远目标，利德华福还要在研发队伍建设方面继续努力，吸引更多的优秀人才。

随着利德华福的不断成长，公司规模越来越大，部门的分工越来越细，专业技术服务队伍逐步成长起来。为了确保产品的可靠性，利德华福成立综合技术部，与生产维修部门、技术工程部进行接口，专门负责对多个产品样本进行统计分析，发现产品缺陷的规律，从而在设计上避免一些潜在的隐患，使产品的稳定性进一步提高。

在吸引人才方面，利德华福没有简单的立足于引进，而是主动培养人才队伍。自2006年起，利德华福分别在清华大学电机系和北京交通大学电气工程学院设立了“利德华福电气”奖学金，资助品学兼优的学生顺利完成学业，与名校共同培养企业发展所需的高技术人才。

创新融资方式

在利德华福进行产品研发、成套设备量产、项目大规模实施过程中，每一个阶段都需要大资金的支持，依靠公司自有资金的滚动发展很难实现快速的规模扩张和竞争力提升。利德华福在积极依靠担保贷款、抵押贷款、信用贷款等传统的方式进行融资同时，也在融资方面进行了创新，大胆进行了尝试，如开展知识产权质押贷款、发行中小企业集合债券。此外还积极申请税收减免政策、政府科研项目资金、知识产权质押贷款贴息支持，为公司筹集研发资金，降低公司财务费用。

篇5：高压变频器构成及测试

哈尔滨九洲电气股份有限公司成立于，是以“高压、大功率”电力电子技术为核心技术，以“高效节能、新型能源”为产品发展方向，从事电力电子成套设备的研发、制造、销售和服务的高科技上市公司，

本文主要对PowerSmart系列高压变频器功能、出厂测试进行介绍。

1 Power SmartTM高压变频调速控制装置系统组成

Power SmartTM系列高压变频调速系统主要由切分移相干式变压器柜、功率单元柜、控制单元柜、远控操作箱、旁路开关柜等部分组成。切分移相干式变压器为变频器的输入设备，一般由铁心、输入绕组、屏蔽层、输出绕组及冷却风机、过热保护等部分构成。控制单元柜主要由主控制器、温控器、风机保护器、人机界面(数码管和彩色触摸屏可选)、PLC、嵌入式微机、开关电源、EMI模块、隔离变压器、空气开关、接触器、继电器、模拟量模块、开关量模块等组成。

2 工作原理

Power SmartTM系列高压变频器是采用单元串联多重化技术属于电压源型高-高式高压变频器。所谓多重化，就是每相由几个低压功率单元串联组成，各功率单元由一个多绕组的移相隔离变压器来独立供电。采用多重化叠加的方式，使变频器输出电压的谐波含量很小，不会引起电动机的附加谐波发热。其输出电压的dV/dt 也很小，不会给电机增加明显的应力，因此可以向普通标准型交流电动机供电，而且无需降容使用。由于输出电压的谐波和dV/dt都很小，不需要附加输出滤波器，输出电缆也长度无要求。由于谐波很小，附加的转矩脉动也很小，避免了由此引起的机械共振。变频器工作时的功率因数达0.96以上，完全满足了供电系统的要求。因此不需要附加电源滤波器或功率因数补偿装置，也不会与现有的补偿电容装置发生谐振，变频器工作时不会对同一电网上运行的电气设备发生干扰，因而被人们誉为“完美无谐波的高压变频器”。

3 技术特点

采用双DSP控制，可靠性高，杜绝了变频器死机问题;采用36脉冲整流(以6KV变频器为例)及空间矢量多重化PWM技术，每相由6个功率单元串联而成，并直接驱动电动机，无需输出升压变压器，

输出电平数高，dv/dt很小，输出波形接近正弦波。采用专利技术的实时光纤传送技术，对功率单元进行控制。变频器输出转矩脉冲窄，控制精度高，避免了机械共振。完善的自我诊断和故障预警机制，上电自检，运行中实时监测，检测速度高。通过双DSP系统，实现纳秒级运算并进行综合判断，分析准确，减少变频器误报警。

具有PWM控制波形与逆变输出波形实时验证功能，提高了输出波形的准确性，增强了系统无故障的运行能力。具有反转启动和飞车启动功能，无论电机处于正转还是反转状态，变频器均可实现大力矩直接启动。具备来电自启动功能，避免电网短时失电对生产造成影响。变频器发生短路、接地、过流、过载、过压、欠压、过热等情况时，系统均能故障定位并且及时告警或保护，对电网波动的适应能力强。支持中心点偏移式的旁路技术。当某一个功率单元失效时，能够立即对该单元实施旁路处理，而整个变频器的输出仍能维持94%以上的电压，这保证了系统的不间断运行。

4 出厂测试

Powersmart系列高压变频器检验项目(全功率出厂测试)包括：①一般检验：包括外观、部件、元器件。②电气间隙与爬电距离检验。③安全与接地检验。④外壳防护检验。⑤保护功能检验。⑥显示功能检验。⑦效率检验。⑧功率因数检验。⑨输出电压检验。⑩频率分辨率检验。 过载试验。 连续运行试验。 启动特性控制实验。 温升试验。 谐波实验。 控制回路上电源切换实验。 不间断后备电源实验。 高压掉电短时跟踪再启动实验。 飞车启动试验。

九洲电气生产的每一台PowerSmart系列高压变频器，在出厂时都经过严格测试。九洲电气组建了高压大功率变频器实验室。具体包括：电气性能试验室，负责对产品的工频耐压、电气绝缘、三防、效率、功率因数、产品的动态特性等性能进行综合测试。电磁兼容实验室，负责对产品进行快速脉冲群、静电、浪涌、电压跌落等项目试验。单元模块老化实验室，负责对每一个功率单元、控制单元板进行高温带载72小时老化实验。中高压变流试验站，是与罗克韦尔共同建造的，负责对中高压等级的变频器、软启动器、兆瓦级风力发电变流器、SVC产品进行智能化带负载性能测试。其所能测试等级为690V到10KV,最大测试功率可达到5000KW。它为高压变频器的技术发展提供了一个全方位的试验平台。

参考文献：

篇6：高压变频

前

言 Preface

前

言

Preface
首先，非 常感谢 您选 用 PowerSmart TM 系 列高压 变 频器，它 系哈尔 滨九 洲 电气股份 有 限公司（简称 JZE 公司）荣誉出 品。Firstly, we appreciate you very much for choosing high voltage Drive of PowerSmart TM series which is produced by Harbin Jiuzhou Electric Co., Ltd(JZE Company for short).JZE 公司严 格贯 彻执行 ISO9001-2000 国 际质量 保证体系 标准，产 品性 能可靠，已 在 电力能源、冶 金钢铁、市政供水、石 油化工 等 行业大量 应用。JZE Company implements standards of IS09001-2000 International Quality Guarantee System strictly, our products have reliable performance, which have been applied greatly in electric power energy, iron & steel, municipal water supply, petrochemical and other industries.PowerSmart TM 系列 高压 大功率调 速产 品已经 通 过了国家 电控 配电设 备 质量监督 检验 中心的严 格检 测，性能 优良，对电 网和 电机的 谐波污染 极小，被誉为 “无谐波的 绿色 变频 器”。Our High-Voltage Large Power Speed Regulation Products of PowerSmart TM series have been inspected strictly by National Electric Control& Distribution Equipment Quality Supervision and Testing Center with perfect performance, which have little harmonic pollution for electric net and motor and are called “Harmonic-free Green Transducer” with honor.该产 品 在出 厂 前 已经 进 行了 严 格的 测 试 和检 验，为 合 格产 品，请放 心 使用。在安 装 及使用前，请 您仔细 阅 读本使用 手册，并妥 善 保管，必 要时 应请厂 家 技术人员 协同 安装 和调试。Our products have been tested and inspected strictly before delivery, which are qualified product, please use with assurance.Before installation and use, please read our manual carefully and keep properly;when necessary, cooperate with our technician to install and debug.

篇7：高压变频

阅览次数：881 来源：《控制与传动》 作者：杨文喜 秦强林 陈卫东

概述：

文章根据昆钢集团二炼钢厂为了提高系统自动化程度、改善工艺条件从而在转炉吹氧风机的设计上采用了东方凯奇公司高压大功率变频器替代传统的液力耦合器进行调速的情况，结合东方凯奇公司高压大功率变频器在现场的使用情况、以及与液力耦合器进行对比后的情况总结了采用变频器后的优点、对提高工艺水平的好处以及良好的节能效果。

从使用的情况看，高压大功率变频器完全可以适应这种场合的应用，它的优异性能将会为用户带来极大的方便和产生良好的经济效益。

关键词：高压变频器，液力耦合器，除尘风机，调速节能

1.工程概述

昆钢二炼钢厂现有原设计公称容量15吨氧气顶吹转炉三座，2000年对转炉进行了扩容和氧枪改造。2001年二炼钢厂全年共产钢90.6万吨，转炉平均出钢量为22吨/炉，装入量为24吨。2002年二炼钢全年共产钢104.5万吨。

随着国民经济的高速发展，需要在现有设备条件下尽力挖掘设备潜力，提高钢铁产量。根据我们调查和分析，限制二炼钢厂综合产钢能力提高的主要因素是转炉系统产钢能力不足。

转炉产钢能力主要受出钢量，转炉作业率和缩短冶炼周期等因素制约。为实现150万吨综合产钢能力，除了对转炉扩容外，还必须提高转炉作业率和缩短冶炼周期。通过理顺物流，可减少转炉等待时间2.5分钟；提高铁水质量，增加供氧强度，缩短供氧时间2.5分钟；稳定原料成分，减少波动，可提高转炉一次倒炉出钢率，缩短终点倒炉取样及测温时间1.5分钟。冶炼周期可从现在的29.47分的基础上缩短至23.5分钟以内，使二炼钢厂的综合产钢能力达到150万吨。

在市场竞争日益激烈的前提下，昆钢集团有限公司二炼钢厂积极采取措施在增加产量的同时降低消耗，使企业在市场竞争中增加竞争力。

2.调速方案的选择

昆钢二炼钢厂在2003年6月扩建炼钢厂设计综合产钢能力为150万吨，其三座转炉分别配置三套除尘系统，该系统一方面将燃烧不完全的煤气回收，另一方面通过除尘风机排除剩余烟气，为满足钢厂节能及环保的要求，除尘风机根据炼钢工艺在吹氧及炼钢时高速运行，其余时间为低速运行。

为了满足生产工艺，使系统的运行符合工况，肯定需要系统有良好的调速性能。传统的解决办法是采用液力耦合器调速技术方案、直流调速技术方案以及其它方式的调速方案。一般采用液力耦合器进行风机调速的居多，由于液力耦合器本身的技术缺陷，在该系统中已难以较好地满足生产工艺要求，这些缺陷有：

a．采用液力耦合器时，在低速向高速运行过程中，延迟性较明显，不能快速相应，同时这时候的电流较大，如整定不好会引起跳闸，影响系统稳定性。

b．液力耦合器本身控制精度差，调速范围窄，通常在40％～90％之间； c．电机启动时，冲击电流较大，影响电网的稳定性。

d．在高速运行时，液力耦合器有丢转现象，严重时会影响工作的正常进行。e．液力耦合在调速运行时产生机械损耗和转差损耗，效率较低，造成电能浪费。f．液力耦合器工作时是通过一导管调整工作腔的充液量，从而改变传递扭矩和输出转速来满足工况要求；因此，对工作腔及供油系统需经常维护及检修。液力耦合器经过一段时间使用，其维护费用较高，g．液力耦合器故障时，无法再用其它方式使其拖动的风机运行，必须停机检修。h．耦合器运行时间稍长，会漏油严重，对环境污染大，地面被油污蚀严重。i．风机和电机的运行噪音大，达到90dB左右，严重影响操作人员的身体健康。从以上情况来看，如果使用液力耦合器，会制约昆钢二炼钢厂节能降耗，降低生产成本，提高生产效率，增加企业竞争力的目的。

由于使用液力耦合器有这些固有的缺陷，现在有很多企业已经采用新型的高压大功率变频调速装置拖动风机，取得了良好的应用效果。

2003年6月，昆钢集团二炼钢厂和成都东方凯奇公司经过技术磋商，决定在1号转炉的除尘风机上进行变频改造，以满足风机调速的要求，改善工艺状况。3.变频改造方案实施

除尘风机是除尘净化系统的动力中枢，一旦除尘风机不能正常运行，不但影响生产，造成巨大的经济损失，还有可能危胁到现场生产人员的人身安全；另外，调速系统工作的环境比较恶劣；同时转炉又周期性间断吹氧；所以，和除尘风机配套的高压调速系统，要求具有极高的可靠性。基于以上工作特点，对变频调速系统的主要要求如下： a.要求变频器具有高可靠性，长期运行无故障。

b.要求变频器有完美的旁路功能，一旦出现故障，可以先切换到单元旁路下运行，同时也可以使电机切换到工频运行。

c.调速范围要大，效率要高。

d.具有逻辑控制能力，可以自动按照吹氧周期升降速。

e.有共振点跳转设置，能使电机避开共振点运行，让风机不喘振。系统原理图如下：

其中K1、K2、K3为变频器的旁通柜，K1、K2与K3互锁，从系统的原理图中可看出，进行变频改造对原系统改动较小，可在较短时间内完成改造方案，K3的加入可使变频在有故障的情况下工频旁通。该变频器的参数如下： 型 号：DFCVERT-MV-1000/6B 输入参数：

额定电压：三相交流6.3kV±10％ 频 率：50Hz 输入侧电流畸变率：＜4%（30%负载以上）输入侧功率因数：＞0.96（20%负载以上）输出侧电流畸变率：＜3% 效 率： 96％ 输出参数：

容 量：1000kVA（适配电机功率800—850kW）额定输出电压：6kV 额定输出频率：50Hz 输出频率范围：0.1—50Hz 频率分辨率：0.01Hz 升降速时间：1—3000秒可调 电流波形：完全正弦 其它：

防护等级

IP31 环境温度

0-40℃ 环境湿度

90%,无凝结 海拔高度

1860米

高低速逻辑控制功能（加减速时间均可按照工艺要求设定）具有标准PID控制功能

具备故障查询功能，与上位机联机后可以打印故障 支持DCS、ProfiBus网络化运行 支持远端操作显示

输入输出保护：输入缺相、欠压、过压、过流；输出过流、缺相、不平衡等 内部保护：过载、过热、通讯故障、单元自动旁路故障单元等;电机参数如下：

电机型号：Y B630S1-1 额定功率： 800kW 额定电压： 6kV 额定电流： 90.6A

额定转速： 2950r/min 功率因数： 0.89 风机参数如下： 风机型号：D1100 额定流量：66000m3/ h 全 压：24658 Pa.g 效 率：95.5%

2003年8月底变频器发往现场，9月中旬变频器完成了现场的安装调试工作并正式投入生产运行。

变频器从制造到正式投入使用，所用的生产、安装、调试周期都很短，总共仅有3个多月的时间，保证了1号转炉的技术改造的周期和正常的生产。

同传统的液力耦合器比较，东方凯奇电气有限责任公司生产的高压变频器有以下优点：

（1）运行稳定，安全可靠。原来使用液力耦合器大概40天左右就必须更换轴承，每次需停炉半天左右，带来的巨大的经济损失。DFCVERT-MV型变频器具有免维护的特点，只需定期更换柜门上的通风滤网，不用停机，保证了生产的连续性。（2）节能效果较为显著，大大降低了吨钢电耗。

（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。同时，变频器设置共振点跳转频率，避免了风机会处于共振点运行的可能性，使风机工作平稳，风机轴承磨损减少，延长了电机和风机的使用寿命和维修周期，提高了设备的使用寿命。

（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）变频器同现场信号采用可靠的连接方式，控制方便，性能可靠，满足炼钢生产的需要。变频器内置有PLC，现场信号接入灵活。在控制逻辑上，由现场（转炉）为变频器提供一对高速、低速节点，变频器按照节点的状态自动高速、低速往复运行；由变频器自身的频率输出进行转速测定，可以取消原来同电机相连的测速器，由变频器为现场直接提供电机转速指示。

（6）设备适应电网电压波动能力强，有时电网电压高达6.9kV，或者电压低至5.5kV变频器仍能正常运行。

（7）同液力耦合器比较，在加速期间大大减小了噪声，削弱了噪声污染。由于不用定期拆换轴承或者对液力耦合器进行维修，避免了机油对环境的污染，使风机房的现场环境有了极大改善。

（8）由于电机降低速度运行以及工作在高效率区，因此电机和轴承的温升都明显低于采用液力耦合器的系统，这样可以延长风机系统的使用寿命。

从现场投运来看，该变频器通常运行在高速和低速两种状态，当转炉在吹氧和炼钢时，变频器由低速转入高速状态，上升时间要求在1分钟之内完成，否则在吹氧和炼钢时要产生大量的烟气，若不能及时排出烟气，将会影响到生产甚至现场工作人员的人身安全。经过现场多次运行，DFCVERT-MV-1000/6B变频器完全能够满足这项技术要求。其次，从高速到低速也完全满足工艺的要求。

4.经济分析

根据扩建后炼钢工艺要求，炼一炉钢为23分钟。由风机中控室根据下氧枪信号给变频器一高速信号使变频器运行在高速状态，时间为8～12分钟，根据转炉出钢信号使变频器运行在低速状态，时间为11～15分钟，其中，高速状态为43HZ（2500转/分钟）；低速状态为18HZ（1000转/分钟）。现场实测到当变频器运行在高速状态时，变频器的输入电流为40.2A；当变频器运行在低速状态时，变频器的输入电流为18A；炼一炉钢变频器运行在高速状态平均所需时间为10分钟，低速状态平均所需时间13分钟；若按年工作日8000小时计算，那么，变频器在一年里高速状态的时间约3480小时，低速状态约4520小时；（1）采用变频器拖动风机时 高速状态：

P1 =√3 UIcosф= 1.732×6.3×40.2×0.96＝419.00544kW 低速状态：

P2 =√3 UIcosф= 1.732×6.3×18×0.95＝186.58836kW平均功率 P=P1×0.8+P2×0.2=372.52kW(高速状态约80％，低速状态为20％)（2）采用液力耦合器时

高速状态：

P1’ =√3 UIcosф= 1.732×6.3×52×0.93＝527.68kW 低速状态：

P2’ =√3 UIcosф= 1.732×6.3×44×0.9＝432.1kW平均功率 P’=P1’×0.8+P2’ ×0.2=508.564W(高速状态约80％，低速状态为20％)（3）采用变频调速和采用液力耦合器调速与采用变频器调速装置运行的节能率对比： F=(P’-P)/P=(508.564-375.52)/508.564=26.17% 从计算结果知道，采用变频器技术改造后，不仅具有良好的节能效果，而且操作方便，特别适合于钢铁厂进行风机的技术改造。

5．工艺特性的改进

采用变频调速后，整个炼钢风机的工艺特性得到很大的改进，主要反映如下：（1）电机的温升和轴承温升下降明显 电机温升在采用液力耦合器时的59℃下降至44℃，电机的前后轴承的温度都有响应的下降；

（2）电机的振动明显降低 电机的振动由采用液力耦合器的2.2mm下降到0.2mm，改善的效果非常明显。

（3）整机的运行噪音改善明显 采用液力耦合器时，无论低速高速，由于电机均处于工频运行，整机的噪音明显，达到90dB左右，但是进行变频改造后，整机的运行频率下降至40Hz左右，电机的运行噪音明显下降，低于80dB,在低速运行时基本上听不到噪音，达到65dB以下，大大改善了现场的噪音污染。

（4）日常维护包养工作量和费用下降 采用液力耦合器估计每年的维护费用在5万元左右，采用变频器后，这项费用下降为数千元左右。

（5）调速范围 采用液力耦合器调速范围具有相当大的限制，采用变频器后，变频范围可以任意设定，大大地增强了工艺调节能力。6.结束语

经过近半年的运行，证明DFCVERT-MV-1000/6B高压大功率变频器性能好，可靠性高，节能效果明显，满足连续生产对调速系统的要求，同时可以大大改善工艺条件，提高生产效率，具有很好的推广价值。

篇8：高压注水变频应用效果分析

1 某区块注水系统概述

某区块注水系统已建成注水站9座, 共安装注水泵25台, 注水能力75 000 m3/d, 注水井1599口, 平均泵压15.6 MPa, 平均管压15.1 MPa, 平均注水单耗5.74 k Wh/m3。

某区块注水系统由于受钻关、洗井、测试等因素的影响, 注水系统的注水量波动较大, 只能通过调节注水泵出口阀门来控制流量, 增加了管网损耗, 泵管压差较大, 注水单耗较高。

为了解决某区块注水系统存在的问题, 我们提出在某区块注水管网的中杻位置某注水站安装高压变频装置。

2 高压注水变频应用

A注水站建有D300-150×11注水泵2台, 电动机功率2240 k W, 日平均注水量8500 m3以上, 注水单耗5.80 k Wh/m3。某区块注水管网相互联通, A注水站又处于注水管网的中杻位置, 对整个注水系统影响较大, 通过利用高压变频调节灵活的优势, 能够最大限度挖掘其系统节能潜力。注水站变频控制应用见图1。

3 高压注水变频运行效果分析

3.1 A注水站运行效果分析

A注水站安装高压变频器以来, 泵管压差、注水单耗下降幅度较大, 2012年与2010年对比分别下降了0.50 MPa、0.96 k Wh/m3 (表1) , 取得了较好的节能效果。

变频器运行前后某注水站月平均注水单耗见图2。

3.2 某区块注水系统运行效果分析

由于注水系统是由各个注水站及注水管网构成的一个整体, A注水站作为某区块注水系统的一部分, 改变A注水站的运行状况必然会引起系统各部分能量损耗发生变化, 并使各注水站的负荷分配发生改变, 对整个区块注水系统造成一定的影响[1]。

从表2可以看出, 变频运行后, 某区块注水系统单耗由5.74 k Wh/m3下降到5.54 k Wh/m3, 下降了0.2 k Wh/m3, 运行效果比较好。但同时我们也注意到某区块注水系统的6座注水站单耗有3座上升, 3座下降, 这说明某区块注水系统耦合性较强。因此必须考虑单站运行状态的改变对整个系统的影响, 要保证整个系统处于优化运行状态, 就必须采取统一协调控制方式, 才能取得更加显著的节能效果。

4 结论

1) 高压注水变频作为调节单个注水站运行状态的技术措施, 可以保证注水站运行在较优的工况下, 实现注水量的无节流调节, 降低注水单耗。

2) 由于注水系统一般整体性较强, 改变一个注水站的运行状况会引起系统各部分能量损耗发生变化, 因此高压注水变频作为整个系统调控的一个“支点”, 只有统一协调控制, 才能实现整个系统优化运行。

参考文献

篇9：高压变频在煤矿提升机上的应用

【关键词】高压变频；煤矿；提升机；可靠稳定性

0.引言

矿井提升机是煤矿生产过程中的重要设备。提升机的安全、可靠运行，直接关系到企业的生产状况和经济效益。大湾煤矿井下采好的煤通过井口竖井用1台提升机将煤提到地面上来。该井口绞车为摩擦式提升机，由电机经减速器带动卷筒旋转，这种拖动系统要求电机频繁的正、反转起动、减速制动，而且电机的转速按速度规定规律变化。原竖井提升机的动力由绕线式电机提供，采用转子串电阻调速。原提升机的基本参数是：电源电压6 kV，电机功率630kW，卷筒直径2.8m，减速器减速比11.5：1，爬行时间33s，最高运行速度4.74m／s，钢丝绳长度为276.5m。

1.交流调速系统转子串电阻调速方式

交流电机因为其结构简单、体积小、重量轻、寿命长、故障率低、维修方便、价格便宜等诸多优点得以广泛应用，但交流单机、双机拖动的提升系统以前采用绕线电机转子串电阻的调速方式，现已正被淘汰，此调速方式存在的问题如下：

(1)提升机在减速和爬行阶段的速度控制性能较差，经常会造成停车位置不准确。

(2)提升机频繁的起动、调速和制动，在转子外电路所串电阻上产生相当大的功耗。

(3)低速时机械特性较软，静差率较大。

(4)起动过程和调速换挡过程中电流冲击大。

(5)中高速运行震动大，安全性较差。

(6)线绕电机滑环存在接触不良问题，容易引起设备故障。

(7)设备体积大，发热严重使工作环境恶化(甚至使环境温度高达60℃以上)。

(8)设备维护工作量大、维护费用高。

2.高压变频调速方案

为克服传统交流绕线式电机串电阻调速系统的缺点，采用高压变频调速技术改造提升机。技术改造总目标：

2.1提高主井提升机的效率，实现节电的目的

技术改造完成后，将现有的转子串电阻的转差功率消型调速方式改为变频变压的转差功率不变型调速方式。在正常工况下，现有的大功率调速电阻群将不再使用，实现节电的目的。

2.2提高系统的运用可靠性、安全性

技术改造完成后，由于在正常工况下不再使用大功率调速电阻群，切换电阻用的接触器将不再工作，较大幅度地减少电气和机械故障对生产的影响。由于电压和频率均连续可调，电动机的起动电流可得到有效控制，转矩冲击将不再存在，这将明显地减少当前的有级调速系统容易出现的齿轮箱和钢丝绳等设备的机械故障。

2.3提升系统改造后单次提升循环时间小于现有单次提升循环时间

即将低速爬行时间33s降低为18s，再通过变频调速控制提高最大提升速度到4．9m／s，如此以来，每天提升次数由原来的450个提升循环提高到500个提升循环。

3.方案原理及实施

东风煤矿竖井提升负载是典型的摩檫性负载，即恒转矩特性负载。重斗上行时，电机的电磁转矩必须克服负载阻转矩，起动时还要克服一定的静摩擦力矩，电机处于电动工作状态，且工作于第一象限。在重斗减速时，虽然重车在斜井面上有一向下的分力，但重车的减速时间较短，电机仍会处于再生状态，工作于第二象限。当另一列重车上行时，电机处于反向电动状态，工作在第三象限和第四象限。用能耗制动方式将消耗重力势能；用回馈制动方式，可节省这部分电能。

在用变频器驱动时需将原转子串电阻部分全部短接。提升机在运行过程中，井下和井口必须用信号进行联络，信号未经确认，提升机不能运行。为安全性考虑，液压机械制动需要保留，并在运行过程中实现液压机械制动和变频器的制动无缝结合。同时，还使用高精度测速编码器(每转1500-3000脉冲)进行运行时机斗的位置及速度精准闭环反馈，保障运行安全。

提升机传统的操作方式为，操作工人坐在煤矿井口操作台前，手握操纵杆控制电机正、反转多档调速。为适应操作工人这种操作方式，变频器可采用角编码器与手握操纵杆相连，即手握操纵杆的角位移对应角编码器的速度给定，可实现电机0到最大速度无级调速给定。当然变频器还可实现按钮启动和自动提升。

4.变频调速提升系统的优点

4.1提升机系统安全得以提高，操纵更加容易

系统能自动高精度地按设计的提升速度图控制提升速度，极大地降低了提升机的操纵难度；减速时电力制动自动减速，提升机司机无需再用施闸手段控制提升机减速，避免了超速、过卷的发生，杜绝了人工操作失误。

4.2提升系统电能消耗明显下降

每年可节约电能消耗约20％-50％。变频调速时转子电阻被短接，加、减速阶段消耗在电阻上的大量电能被节约。

4.3功率因数显著增加

功率因数将从转子串电阻调速的0．8左右提高到0．95以上，大大提高了设备对电网容量资源的利用率，减少了因无功电流引起的线路损耗。

4.4生产效率进一步提高

能可靠的按系统设计的最短时间加、减速，显著缩短了一次提升时间(由原来的爬行时间33s缩短为18s)，提高了生产效率(由原来的每天450个提升循环提高到每天500个)。彻底解决了传统系统中用制动闸施闸或电机断电自然减速来操控低速运行时速度波动大、难于控制又不安全的难题。

4.5电机发热大幅减轻

与转子串电阻调速相比电机定子温度平均下降了10℃左右，转子温度平均下降了20℃左右，使电机运行的故障率大幅度减少。

4.6系统维修量大幅度减少

由于实现了提升全过程的电力牵引与电力制动，机械闸只有在停车和安全回路保护动作时才起作用，因此闸瓦的磨耗大幅度减少。由于变频运行机械特性很硬，不易发生钢绳打滑，这将明显减少钢绳和钢绳衬垫磨损。由于电压和频率均连续可调，电动机的起动电流可得到有效控制，转矩冲击不再存在，明显地减少转子电阻有级变速出现的齿轮箱和钢丝绳等设备的机械故障，减少了设备的维修量和维修费用。

5.结束语

变频改造后，调速平稳，高效安全，提升机绝大部分时间都处在电动状态，节能十分显著，经测算节能30％以上，节电经济效益巨大。变频调速无疑是提升机调速首选的高效调速方式。