常规热连轧主传动沟通变频调速系统.docx

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1、常规热连轧主传动沟通变频调速系统由于GTO元件的上述缺点，世界各国开场竞相研究新的高电压大功率电力半导体器件。由瑞士ABB公司研制成功的门极可关断晶闸管IGCT，是在GTO元件根底上进展创新的一种新型大功率电力半导体器件。它在器件的构造设计中减少了控制门极回路电感,将驱动电路集成到器件旁，使IGCT的开关损耗较GTO减少一个数量级，进步了开关速度，取消了缓冲吸收电路，大大简化了变频器构造并进步了系统效率。ABB，GE，和西门子公司已研制成功采用IGCT元件的大功率三电平PWM变频器用于轧机主传动。我国本溪钢铁公司1700轧机改造采用了GE公司的IGCT三电平变频器，电机功率7MW/6kV。IG

2、CT已成为GTO的换代器件。日本东芝公司研制成功高电压大功率的IEGT元件，即电子促进绝缘栅双极晶体管，4000A/4500V。IEGT是IGBT的一种形式，具有IGBT元件电压驱动,开关速度快，可自保护等优点，东芝公司已将采用IEGT元件的7MW/3kV大功率三电平变频器应用于我国链源钢铁公司薄板坯连铸连轧主传动中。3.2.3交直交变频器存在的问题尽管交直交变频器具有输出频率高、功率因数高等优点，但交直交变频器仍存在许多待改良的问题:1当前大功率高电压电力电子器件处在开展期，GTO元件面临淘汰，IGBT，IGCT尚待成熟。2采用IGCT或GTO、IECT的变流器，器件故障造成直通短路的保护还

3、是难题;电源侧变流器假如发生直通短路会造成电网短路，所以变流器必须采用高漏抗输入变压器，一般要求15%，甚至高达20%。3交直交变频器低频运行时过载才能减低，一般运行在5Hz以下时变频器过载才能减半。4交直交变频器输出PWM调制电压波形的电压变化率du/dt很高，容易造成电机和电器的绝缘疲劳损伤;输出导线较长时，共模反射电压会在电机侧产生很高的电压，假如是两电平的变流器，这个电压的峰值是直流电压的两倍，假如是三电平的变流器，这个电压的峰值是中间一半电压的三倍。5交直交变频器PWM调制将产生谐波、噪声、轴电流等问题。4、两种沟通变频调速系统比照4.1.采用电力电子器件区别：交交变频：采用器件为晶

4、闸管,是一种非常成熟的电力电子器件。交直交变频：采用器件为IGBT、GTO、IGCT、IEGT等，为新型可关断器件，这些器件尚在不断改型与更新，使用经历缺乏，呈过渡性。4.2.控制方式区别：交交变频：采用全数字矢量控制方式。交直交变频：采用脉冲调宽PWM全数字矢量控制或者直接转矩控制方式。4.3.过载才能：交交变频：较大，能承受250%过载。十分是在低速时，具有并超过直流电机特性。交直交变频：较小，通常为136%。要进步过载才能必须加大装置容量以知足最大出力。低速时频率低于5赫兹过载才能下降，一般要降低50%。4.4.速度范围：交交变频：一般最高使用频率为22Hz，高于22Hz系统特性变差,适

5、用于中、低速传动。因此用于轧机时,电动机的最高转速为660r/min。交直交变频：适用于中、高速，最低使用频率为5Hz,频率过低时力矩脉动加大,出力降低。最高频率可到达100Hz,电动机的最高转速可达6000r/min。4.5.整流变压器容量：交交变频调速装置按变频电压峰值选择整流变压器，其容量约为电动机容量1.82倍;交直交变频调速装置选择整流变压器容量为电动机容量1.31.4倍。交交变频比交直交变频的变压器容量大，变压器铁损大即空载损耗大。4.6.所用电缆:交交变频器输出电压低,工作电流大,电缆尺寸相应大;交直交变频器输出电压高,电缆耐压等级需要进步。4.7.电机:交交传动配套的低速同步电

6、机转动惯量大,总重量大,投资较高。4.8.冷却方式：交交变频：SCR元件正向压降小,仅为1.2-1.5V左右,由于元件损耗小,冷却方式可采用风冷。交直交变频：换流元件正向压降大,通常为3.5-4V左右,由于元件正向压降与开关损耗大,通常无法采用风冷,必须采用水冷，因此必须附带水冷装置并使用大量二次循环冷却水。一次性投资建立费用较高,但冷却效果优良。4.9.功率因数：交交变频电机侧功率因数为1;但电网侧功率因数较低，通常为0.7以下,必需要无功补偿。需要配套SVC无功补偿装置进步功率因数。交直交变频由于中间电容的作用，电机侧与电网侧功率因数均为1，无需无功补偿。4.10.谐波：交交变频：电网侧产

7、生谐波较高，采用6脉波时通常谐波含量为8%左右,需要滤波装置。交直交变频：电网侧谐波较低，通常谐波含量为4.5%左右,轧机有功冲击较大或者电网短路容量较小时,也需要滤波装置。4.11.配套机械:交直交变频器输出频率高,电机转速高,为知足轧钢工艺要求需要配套减速机及水冷系统,增加了机械设备投资和建立安装费用;减速机体积大，影响工艺布置。4.12.变频器:交交变频器主要功率设备实现了国产化,国内制造商已经具有成功供货和工程应用经历，价格较低;大功率交直交变频器在较长一段时间内完全依靠进口,设备价格昂贵,维护费用较高。4.13.能耗:交交变频器的风机和空调冷却和SVC的能耗较高于交直交变频器。综上所

8、述，我们可以看出：1.交交和交直交变频调速系统都是先进的、性能良好的调速方式，它们各有特点。都能知足大型热带轧机主传动的技术性能要求。2.交交变频技术，过载才能大，效率高，简单可靠，可以完全国产化是其显著优点。而交交变频频率低、速度低、功率因数低，需无功补偿等是主要缺点。它适用于大功率中、低速且过载才能大的轧机驱动，如：大型热带轧机、中厚板轧机和型钢轧机。3.交直交变频频率高、速度高、功率因数高，不需无功补偿过载是其主要优点，而其效率较低、过载才能差，使用经历缺乏，不能国产化，备件和技术效劳问题大是其显著缺点。适用于大功率中、高速的风机、水泵及过载才能较小的轧机驱动，如：高速冷轧机、无缝钢管轧

9、机。5、完毕语从国内已投产和正在建立的大型热带轧机主传动系统来看,交交变频调速系统无论技术还是数量上仍是主流。分析主要原因是：投资省、效率高,过载才能强，可以完全实现国产化。我国轧机传动交交变频调速系统能获得长足进步，是因为依托了中国多年度积累的晶闸管技术根底。国内交交变频调速技术上特别成熟,已成功地解决了主传动调速系统很多关键技术,如：轧机传动的高精度和高动态响应;大功率交交变频器;交交变频同步电机设计与制造;交交变频对电网的动态无功、谐波计算与谐波治理;轧机的扭振计算与抑制等。但交交系统产生大量谐波对电网造成一定程度的污染,为此在电网质量要求较高的线路上要额外增加滤涉及无功补偿装置,这项缺

10、陷目前还不能完全克制。目前传动领域需要大功率的交直交变频的国产化研制。交直交变频技术和设备以其优良的控制性能,较高的功率因数,良好的节电效果正逐步得到推广。随着高电压大功率的电力半导体器件GTO、IGCT、IEGT等功率元件性能进步,设备尺寸随之缩小，和交交变频装置的输出频率低最高频率小于1/2电网频率、电网功率因素低、旁频谐波影响、需要SVC及占地大等因素的影响，新世纪的热轧带钢消费线主传动变频装置正由三电平电压型交直交PWM矢量控制变频装置或者直接转矩控制变频装置所取代。1陈伯时,陈敏逊编著.沟通调速系统.北京:机械工业出版社,20042马小亮.大功率交交变频调速及矢量控制技术.北京:机械工业出版社,20043王树编著.变频调速系统设计与应用.北京:机械工业出版社,2005