安邦信高压变频器在大唐河南热电有限责任公司节能改造中的应用.docx

安邦信高压变频器在大唐河南热电有限责任公司节能改造中的应用安邦信高压变频器在大唐河南热电有限责任公司节能改造中的应用消费的AMB-HVI系列高压变频装置。该高压变频器为直接高-高构造，不需输出升压变压器，输出为单元串联移相式PWM方式，其主电路构造如图1所示。该高压变频用具有运行稳定、调速范围广、输出波形正弦好、输入电流功率因数高、效率高等特点，对电网谐波污染小，总体谐波畸变THD小于4%，直接知足IEEE519-1992的谐波抑制标准，功率因数高，不必采用功率因数补偿装置，输出波形好，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。align=center图1单元串联多电平变频系统主电路构造图/align2.1功率单元AMB-HVI系列高压变频器每相由六个的功率单元串联而成。各功率单元具有完全一样的构造，有互换性。每个功率单元为三相输入，单相输出的交直交PWM电压源型逆变器构造，同时还包括驱动、保护、监测、通讯等组件组成的控制电路，其构造如图2所示。通过控制的工作状态，输出PWM电压波形。每个功率单元额定输出电压为580V，串联后输出相电压3480V，线电压到达6kV。align=center图2变频器功率单元图/alignAMB-HVI系列高压变频器输出采用多电平移相式PWM技术，同一相的功率单元输出一样幅值和相位的基波电压，但各载波之间相互错开一定电角度，实现多电平PWM，使得输出电压非常接近正弦波。输出电压的每个电平台阶只有单元直流母线电压大小，所以dv/dt很小，功率单元采用较低的开关频率，以降低开关损耗，但输出波形的等效开关频率可以到达单元开关频率的6倍，且输出电平数增加，输出相电压为13电平，线电压为25电平，电平数和等效开关频率的增加有利于改善输出波形，降低输出谐波，其输出波形如图3所示。align=center图3高压变频器的输出电压和电流波形/align2.2IGBT驱动原理在AMB-HVI变频器的功率单元中，使用高性能、智能化的专用IGBT驱动模块对主控系统输出的PWM控制信号进展隔离、缓冲处理后，使弱电信号TTL电平可以驱动高压回路中的大功率IGBT器件，输出我们需要的SPWM电压。驱动模块辅助功能还包括：对IGBT进展短路、过流、欠压监测和保护。当负载或者功率单元一旦出现短路、过流、欠压等方面故障，驱动模块将故障信号上传到主控系统，主控系统的微处理器将根据故障类型进展区分处理后，发出命令使驱动模块停顿工作，制止该功率单元的输出。与此同时主机中故障处理控制逻辑还会根据故障类型进展更进一步判定，以决定系统是否发生真正的故障，以便系统采取报警停机或者继续运行，以保护变频器与配电系统的平安，不至于造成更大的故障和更大的经济损失。2.3输入变压器AMB-HVI系列高压变频器的输入侧变压器采用移相式变压器，其电气原理图如图4所示。变压器原边绕组为6kV，副边共十八个绕组分为三相。每个绕组为延边三角形接法，分别有±5o、±15o、±25o移相角度，每个绕组接一个功率单元，这种移相接法可以有效地消除35次以下的谐波。因此，采用移相变压器进展隔离降压，使得输入侧功率因数在0.96以上，不会对电网造成超过国家标准的谐波干扰。align=center图4移相变压器电气原理图/align3改造方案考虑到变频器退出运行后，为了不影响消费，确保系统正常工作，配置工频旁路，当变频器出现故障时，将电机投切到工频下运行。整个系统由1台高压变频柜、1台控制柜、1台变压器柜、一台旁路柜、一台电机及一台送风机组成，下列图为送风机变频方案示意图。align=center图5送风机变频方案示意图/align图5中共有3个高压隔分开关，为了确保不向变频器输出端反送电，K1与K3采用一个双投隔分开关，实现自然机械互锁，并采用S7-200PLC控制系统实现电气连锁，防止系统误操纵。当K2、K3闭合，K1断开时，电机运行在变频状态;当K2、K3断开，K1闭合时，电机工频运行，此时高压变频器从高压中隔离出来，便于检修、维护和调试。在变频改造以前，#1炉两台送风机均采用调节风板开度的方式控制锅炉进风量，由于其电机裕量较大，因此电能的浪费十分严重，同时由于频繁的对风板进展操纵，导致风板的可靠性下降，影响机组的稳定运行。且电机工频起动十分困难，起动电流大，对电网冲击较大，并造成电机笼条松动、有开焊断条的危险。一般起动后不允许停机。进展变频改造后，送风机的风板开度保持全开，根本不需要改变，根据实际所需的风压，由DCS系统通过PID调节计算，输出420mA模拟电流信号发给变频器，通过调节变频器的输出频率改变电机的转速，到达调节送风量的目的，知足运行工况的要求。同时，进展变频改造后电机在启动和调节经过中，转速平稳变化，电流没有任何冲击，解决了电机启动时的大电流冲击问题，消除了大启动电流对电机、传动系统和主机的冲击应力，大大降低日常的维护保养费用。4节能效果大唐河南热电有限公司#1炉送风机经过变频改造后进步了运行的自动化程度，降低了大量电能损耗，较大程度地降低了运行本钱，获得了较好的经济效益和社会效益，详细节能分析如表1所示。表1以甲送风机为例电机功率710KW、额定电压6KV大唐河南热电有限公司#1炉送风机经过变频改造后，节约了大量的电能，改善了工艺经过，电机实现了软启动，延长设备的使用寿命，减少维修量;电机的振动情况得到了改善，获得了预期的效果。中高压变频调速系统是施行有效节能的重要装备，是国家当前社会经济开展的急需，在加快建立节约型社会的历史进程中，我们必将迎来一个高压变频调速技术开展和推广应用的时代1黄立培主编电动机控制北京;清华大学出版社2003.2胡崇岳主编当代沟通调速技术北京：机械工业出版社2001.3李永东，沟通电机数字控制系统.北京：机械工业出版社，2003。