高壓變頻器在吸風機上的應用

　　為了充分保證系統的可靠性，為變頻器同時加裝工頻旁路裝置，變頻器異常時，變頻器停止運行，電機可以直接手動切換到工頻下運行。工頻旁路由3個高壓隔離開關QS1、QS2和QS3組成。要求QS2不能與QS3同時閉合，在機械上實現互鎖。
　　
　　關鍵字：變頻器，吸風機，變壓器
　　
　　1、HARSVERT-A06/105型高壓變頻裝置原理
　　
　　變頻裝置采用多電平串聯技術，6KV系統結構，由移相變壓器、功率單元和控制器組成。6KV系列有21個功率單元，每7個功率單元串聯構成一相。
　　
　　每個功率單元結構以及電氣性能*一致，可以互換，其電路結構見圖2，為基本的交-直-交單相逆變電路，整流側為二極管三相全橋，通過對IGBT逆變橋進行正弦PWM控制，可得到如圖3所示的波形。
　　
　　每個功率單元結構上*一致，可以互換，為基本的交-直-交單相逆變電路，整流側為二極管三相全橋，通過對IGBT逆變橋進行正弦PWM控制，可得到如圖3所示的波形。
　　
　　輸入側由移相變壓器給每個單元供電，移相變壓器的副邊繞組分為三組，構成42脈沖整流方式；這種多級移相疊加的整流方式可以大大改善網側的電流波形，使其負載下的網側功率因數接近1。
　　
　　另外，由于變壓器副邊繞組的獨立性，使每個功率單元的主回路相對獨立，每個功率單元等效為一臺單相低壓變頻器。
　　
　　輸出側由每個單元的U、V輸出端子相互串接成星型接法直接給高壓電機供電，通過對每個單元的PWM波形進行重組，可得到如圖4所示的階梯正弦PWM波形。這種波形正弦度好，dv/dt小，可減少對電纜和電機的絕緣損壞，無須輸出濾波器就可以使輸出電纜長度很長，電機不需要降額使用，可直接用于舊設備的改造；同時，電機的諧波損耗大大減少，消除了由此引起的機械振動，減小了軸承和葉片的機械應力。
　　
　　當某一個單元出現故障時，通過使軟開關節點K導通，可將此單元旁路出系統而不影響其他單元的運行，變頻器可持續降額運行，可減少很多場合下停機造成的損失。
　　
　　2、變頻改造方案簡介
　　
　　#2爐引風機是兩臺雙側布置，目前其引風機的出力調節由人工調節擋板來實現。由于引風機設計時冗余功率較大，加上風量控制采用檔風板引起的阻力損耗，造成廠用電率高，影響機組的經濟運行。
　　
　　電動機參數引風機參數
　　
　　型號：Y1000-8型號：G4-73-11-28D
　　
　　額定功率：1000kW額定風量：455000m3/h
　　
　　額定電壓：6kV額定風壓：6460Pa
　　
　　額定電流：119A風機轉速：742rpm
　　
　　額定頻率：50Hz額定轉速：743r/min
　　
　　為了充分保證系統的可靠性，為變頻器同時加裝工頻旁路裝置，變頻器異常時，變頻器停止運行，電機可以直接手動切換到工頻下運行。工頻旁路由3個高壓隔離開關QS1、QS2和QS3組成。要求QS2不能與QS3同時閉合，在機械上實現互鎖。變頻運行時，QS1和QS2閉合，QS3斷開；工頻運行時，QS3閉合，QS1和QS2斷開。
　　
　　為了實現變頻器故障的保護，變頻器對6KV開關QF進行聯鎖，一旦變頻器故障，變頻器跳開QF，要求甲方對QF的合分閘電路進行適當改造。工頻旁路時，變頻器應允許QF合閘，撤消對QF的跳閘信號，使電機能正常通過QF合閘工頻啟動。
　　
　　3、變頻裝置調試數據對比
　　
　　中國電力科學研究院對相關參數的測量結果如下
　　
　　表1工頻擋板調節和變頻調速調節2臺吸風機系統的綜合輸入功率對比
　　
　　機組負荷頻擋板調節變頻調速調節減少的綜合輸入功率
　　
　　90962391571
　　
　　100995523472
　　
　　1101062573489
　　
　　測試結果表明，72%負荷時節能率為59%，滿負荷時節能率也高達46%。同時，電機變頻啟動時，啟動電流平穩上升，電機啟動非常平穩。
　　
　　4、變頻改造后的效益計算
　　
　　1）全年滿負荷時，投入2臺變頻器后，估算年節電量為：520kW*5500h=2860000kWh
　　
　　年至少節省電費：2860000kWh*0.326元/kW.h=93.2萬元
　　
　　2）全年72%負荷運行時，投入2臺變頻器后，估算年節電量為：571kW*5500h=3140500kWh
　　
　　年至少節省電費：3140500kWh*0.32