艾帕高压变频器在水泥行业的应用_1.docx

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1、艾帕高压变频器在水泥行业的应用的Innovert系列高压变频器单元串联多电平PWM电压源型变频器是一种直接高压输出电压源型变频器。它采用假设干个低压PWM变频功率单元串联的方式实现直接高压输出。该变频用具有对电网谐波污染小，输入功率因数高，不必采用输入谐波滤波器和功率因数补偿装置。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du/dt，共模电压等问题，不必设置输出滤波器，就可使用普通的异步电机。Innovert系列采用无速度传感器矢量控制技术，全数字控制，具有起动力矩大，转速精度高，抗电网波动和负载扰动才能强的特点。电网电压如6KV经过副边多重化的隔离变压器降压后给功率单元供

2、电，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，相邻功率单元的输出端串接起来，中心点相联，形成Y接构造，另外三端实现变压变频的高压输出，供应电动机。3KV输出电压等级变频器每相由3个额定电压为690V的功率单元串联而成。改变每相功率单元的串联个数，就可实现不同电压等级的高压输出。6KV变频器每相由5个功率单元串联而成，10KV变频器每相由8个功率单元串联而成。每个功率单元分别由输入变压器的一组副边绕组供电，功率单元之间及变压器二次绕组之间互相绝缘。二次绕组采用延边三角形接法，实现多重化，以到达降低输入谐波电流的目的。对于6KV电压等级变频器而言，给15个功率单元供电的15个二

3、次绕组每3个一组，分为5个不同的相位组，互差12o电角度，形成30脉冲的整流电路构造，输入电流波形接近正弦波，总的谐波电流失真为1%左右，由于输入电流谐波失真很低，而且采用二极管整流方式，变频器输入的综合功率因数可到达0.95以上。图3为该变频器的输入电压电流波形。逆变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，但串联各单元的载波之间相互错开一定电角度，实现多电平PWM，输出电压非常接近正弦波。输出电压每个电平台阶只有单元直流母线电压大小，所以du/dt很小。功率单元采用相对较低的开关频率，以降低开关损耗，进步效率，变频器额定效率可大98.5%,考虑输入变压

4、器后的总体效率仍在97%以上。由于采用移相式PWM，电机电压的等效开关频率大大进步，且输出电平数增加，以6KV输出变频器为例，输出相电压为11电平，线电压为21电平，输出等效开关频率为6KHZ，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，由谐波引起的电机发热，噪音和转矩脉动都大大降低，所以这种变频器对电机没有特殊要求，可直接用于普通异步电机。与普通采用高压器件直接串联的电流源型变频器及三电平电压源型变频器相比，由于采用功率单元串联，器件承受的最高电压为单元内直流母线的电压，器件不必串联，不存在器件串联引起的均压问题。功率单元中采用常规IGBT功率模块，驱动电路简单，技术成熟可靠

5、。功率单元采用模块化构造，同一变频器内的所有功率单元可以互换，维修也非常方便。由于采用功率单元串联构造，所以可以采取功率单元旁路选件，当功率单元故障时，控制系统可以将故障单元自动旁路，变频器仍可降额继续运行，大大进步了系统的可靠性。四、应用实例南方某水泥厂于2006年5月在窑尾废气处理风机上采用上海艾帕电力电子有限公司消费的Innovert系列高压变频调速装置。到目前为止运行良好，节能显著。该窑尾废气处理风机为10kV的高压电机，电机参数如下：绕线式异步电机，型号：YRKK-630-10额定功率：800KW频率：50HZ额定电压：10000V接线：Y/Y额定电流：62.21A转子开路电压：15

6、91V额定转子电流：307A转速：594rpm功率因数：0.781绝缘等级：F防护等级：IP54兰州电机厂2004年生变频器型号：Innovert10/10-70,额定电压10KV,额定电流70A，容量1050KVA。原消费经过中，根据窑内加料多少及窑身转速，通过调整风门挡板开度对排风机的风量进展调整。由设计裕度较大，正常消费经过中，风门挡板开度较小，风门档板两侧风压差较大，造成较大的节流损失。现运行方式为风门挡板全开，通过变频来调节电机转速，进而到达调整风量的目的。变频器控制接入原有的DCS系统，由DCS系统来完成正常操纵。变频器正常运行频率在40HZ左右。本次变频改造前后，对相应的运行数据

7、进展了统计，现将局部数据分析如下。改造前，电动机平均功耗为680kW，改造后平均功耗为410kW，通过变频改造后功耗下降达270kW。按照年运行330天计算，年节电量为：27024330=2138,400度按每度电0.5元，那么年节能效益为2138,4000.5=106.92万元节电率为：270/680=39.7%现将改造前后风机性能比照列表如下：改造前改造后平均功耗kW68041010kV进展开关侧电流A52.727.8起动方式转子串水电阻起动变频软起动风机噪声大小轴承温升高低本变频器还同时设计有工频旁路回路图6，万一变频器出现故障时，可将电动机自动切至原工频供电回路，并用原有的水电阻进展起

8、动，以保证电机的正常运转，而不影响消费。工频运行时，风机转速会升高，风压会发生较大变化，故同时应及时在DCS上对风机的风门进展及时调节，降低风机输出风量至工况要求值。五、采用变频调速应该留意的问题1.可靠性方面的考虑。水泥行业连续消费的性质决定了用于水泥厂用的高压变频器需要有很高的可靠性，保证平安消费。Innovert系列采用主流的功率单元串联技术方案，而不是功率器件直接串联，防止了器件直接串联带来的均压问题，本质上保证了系统的可靠性。同时，产品特有的无速度传感器矢量控制技术在进步起动力矩和转速精度的同时，进步了抗电网波动和负载扰动才能，大大进步了可靠性。2.变频器输入谐波对电网的影响。假如变

9、频器输入电流谐波较大，会产生如下危害：供电系统的继电保护装置误动作，可能导致大面积停电。测量仪器仪表误差增大，影响计量精度和控制性能。影响其它电力电子装置，电子计算机系统及通讯设备的正常工作。谐波使电机，变压器和电容器等用电设备损耗增大，严重时会过热或者烧损。Innovert系列高压变频器输入电流谐波失真极小，对电网根本不产生谐波污染，知足IEEE知足IEEE5191992和GB/T14549-93标准。大，中型水泥厂自动化程度高，大多数采用自动化仪表和计算机控制系统，对用电系统的谐波要求很高，Innovert变频器在方面有很大的上风。3.变频器输出波形对电机的影响。由于水泥厂应用变频调速很大

10、局部是旧有设备的改造，原有的普通电机是设计成为电网直接运行的，而电网电压波形根本为正弦波。假如变频器输出波形质量不好的话，会对电机产生不良影响。变频器输出谐波会引起的电机附加发热和转矩脉动，噪音增加，输出dv/dt和共模电压会影响电机的绝缘。Innovert系列高压变频器由于输出波形质量好，不必设置输出滤波器，就可以使用原有的普通异步电机。六、结论目前很多水泥厂的风机大马拉小车现象严重。风机的风量调节方式根本通过挡板进展调节，耗能大，经济效益差，设备损坏严重，急需采用先进的高压变频调速进展技术改造，以降低水泥厂的电耗，进步企业的经济效益。水泥行业风机采用高压变频调速技术，通过上海艾帕电力电子有限公司高压变频器的应用理论证实是必要的、可能的，且经济效益显著。Innovert系列高压变频器可靠性高，输入输出波形质量好，合适于水泥厂风机的变频调速，能进步设备运行的可靠性，节约大量能源，为水泥厂带来较大的经济效益和社会效益，具有很高的推广价值参考文献1竺伟陈伯时高压变频调速技术电工技术杂志，1999.32竺伟陈伯时周鹤良赵相宾单元串联式多电平高压变频器的起源、现状和展望电气传动2006.6上海艾帕电力电子有限公司021-50273522iper