IGCT交一直一交变频调速技术在本钢1700热轧机组的应用.docx

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1、IGCT交一直一交变频调速技术在本钢1700热轧机组的应用IGCT交一直一交变频调速技术在本钢1700热轧机组的应用huanglj导语：定性地介绍了本系统采用的三电平PWM变频调速的根本原理和组成以及在本钢1700热轧机组的实际应用。摘要：文章扼要表达了本钢170o热轧机组主传动采用的美国GEInnovationDrive系列高压大功率交一直一交变频调速系统的构成及特点，定性地介绍了本系统采用的三电平PWM变频调速的根本原理和组成以及在本钢1700热轧机组的实际应用。关键词：三电平；IGCT；矢量控制ApplicationoftheFrequencyModulationTechnologywi

2、thIGCTACDCACto1700HotRollingUnitWANGFugangDINGJiheBenxiSteelGroupCoLtd，Benxi，Liaoning117000，ChinabAbstract/b：ThepaperdealswiththehighvoltageandlargepowerfrequencymodulationsystemofU、SInnovationDriveSeriesandusedtothe1700hotrollingunit，andbrieflyintroducestheprincipleandcompositionofspeedregulatorwit

3、hthreelevelfrequencymodulation，aswelasitsapplicationtothe1700hotrolingunitKeywords：Threelevel；IGCT；Vectorcontrol文章介绍了美国通用电气公司GE开发的InnovationDrive系列高压大功率交一直一交IGCT变频调速装置的系统构造、工作原理及特点，同时对该技术在本钢1700热轧机组的实际应用效果以及系统存在的缺乏予以分析和阐述。b1IGCT变频调速装置的系统构成及应用11主传动IGCT变频控制系统构成及原理/b主传动IGCT变频控制系统构成如图1所示。它包括：1IGCT变换器主回路

4、，它由整流器回路SDVRCECONVERTER和逆变回路LOADINVERTER组成；2预充电回路LINKCAPCHARGER；3短路电阻回路CROWBAR；4数字逻辑控制器；5励磁变换器盘；6纯水冷却装置。变频调速技术是一种以改变电机频率和电压来到达电机调速目的的技术，它的原理为三相异步电动机的转速公式：n=n11一s=60f1一sp1式中：n一电机的转速rmin，n1一同步转速rmin，p一磁极对数，s一转差率，f一频率Hz由转速公式1可知，可以通过改变极对数、转差率和频率的方法实现对异步电机的调速。前两种方法转差损耗大，效率低，对电机特性都有一定的局限性。变频调速是通过改变定子电源频率来

5、改变同步频率实现电机调速的。在调速的整个经过中，从高速到低速可以保持有限的转差率，因此具有高效、调速范围宽10一100和精度高等性能，节电效果2O一3O。实际上仅仅改变电动机的频率并不能获得良好的变频特性。由于由异步电机的电势公式可知，外加电压近似与频率和磁通乘积成正比，即：UE=C1F2式2中，C为常数，因此有：E/fU/f3假设外加电压不变，那么磁通随频率而改变，如频率f下降，磁通会增加，造成磁途经饱和，励磁电流增加，功率因数下降，铁心和线圈过热，显然这是不允许的。为此，要在降频的同时还要降压，这就要求频率与电压协调控制。此外，在很多场合，为了保持在调速时，电机产生最大转矩不变，需要维持磁

6、通不变，这可由频率和电压协调控制来实现，故称为可变频率可变电压调速VVVF，简称变频调速。12菱形三电平PWM调制技术特点三级型主回路每相桥臂由四个IGCT开关器件，S1一S2四个续流二极管D1一D4和两个中点钳位二极管D5一D6构成，如图2所示。通过控制该桥臂中心功率开关器件的开通和关断，可以得到三个电平输出如下表所示这样由三相桥臂A相、B相、C相的不同开关形式的组合，最终可以得到带中点钳位的三级型逆变器的开关形式，如图3所示。在这27种开关形式下得到的三相电压分别对于四种幅值，12种相位角的19个独立的空间电压矢量即菱形三级PWM中的19个根本电压矢量。在Innovationseriesd

7、rives系统中，将矢量控制运算后的空间电压矢量通过离散的方法分成很多时间段内的电压矢量指令。利用等效方法在19个根本电压矢量中选择与电压矢量最接近的三个电压矢量来等效即：t=tl+t2+t313该技术在本钢1700热轧机组的实际应用该装置采用了世界上最先进的大功率电压型自关断功率器件IGCTIntegratedgatecommutaedthyristor，其触发回路功率小、能量损耗低。采用菱形三电平PWM调制技术，使装置谐波输出大为减少，降低了电机的转矩脉动和发热，尤其改善了电机低速转速特性。整个装置采用全数字控制，其中整流侧采用锁相控制技术和高功率因数控制，使整个系统相对于供电电网其功率因

8、数为1，逆变侧采用矢量控制技术，其调速精度高、响应快可为40rads。从维修保养上讲，由于主回路采用了单元型对称构造，采用全数字控制，使装置具有运行跟踪记忆的功能，利于设备的维护和保养。该装置缺乏之处是所采用的局部电器元件耐压值较低，实际运行中几次出现功率桥电压箝位电路阻容保护器件烧损问题。经过对该问题的专项攻关，采取全面复查所有阻容保护器件、增设元器件过温预警检测、在元件之间加装高压绝缘纸增强绝缘才能、定期检查更换劣化元件的措施，使该问题得到较好解决，设备运行稳定性大为进步。通过实际应用证实，IGCT变频技术不仅在技术上可行，而且实际效果明显：既能有效地进步设备利用率，也能有效降低维护费用。国外在这方面已有多年成功运行的经历，国内此领域在实际的应用中已经得到一定成效，随着经济的开展，对变频技术的需求越来越迫切。预计将来几年，将会有更多的厂家引进此设备，希望本文对读者能有一些参考价值。1原魁，刘伟强变频器根底及应用M北京：冶金工业出版社，20052马小亮大功率交交变频及矢量控制技术M北京：机械S-&出版社，20043吴守箴，臧英杰电气传动的脉宽调制控制技术M北京：机械S-&出版，2004、4杜金城电气变频调速设计技术M北京：中国电力出版社，2002、0