高压变频器应用

1、例如1台300MW火力发电机组一般配置引风机 2台，单台功率2500kW ;送风机2台，单台功率1600kW ; 排粉风机4台，单台功率850kW;再循环风机2台，单台功率475kW;锅炉给水泵2台，单台功率5600kW ; 循环水泵3台，单台功率1100kW ;凝结水泵2台，单台功率1000kW等。这些风机水泵都需要根据运行 的负荷情况进行流量调节，因此都有节能的空间，只是不同的情况下节能的效果有差异而已1600KW风机在电厂变频器改造上的应用一、概述变频调速技术是当代最先进的调速技术，它不仅能够为我们提供舒适的工艺条件，满足用户的使用要 求，更重要的是这项技术应用在风机、泵类等具有平方转矩

2、特性的负载时，可以节约大量的能量，最大节 能率可以达到50%75%。因此应用此项技术进行节能改造将会有非常明显的经济意义，同时它也具有优 良的环境意义和优异的速度调节性能。、凝结水泵配套电机技术参数及实际运行参数三、变频改造技术方案对于变频改造项目来说， 应从实际出发，全面考虑，综合比较，首先是必须保证变频调速装置的可靠、 稳定运行。其次是节能降耗和技改投资的回收。再次是尽可能避免更换原有电机，减少系统的变动。最后， 变频调速装置尽可能安装在现成的厂房、机房或控制室等建筑内，避免增加土建工程。采用变频器对风机进行控制的目的：改善工艺过程，提高控制性能，减小风机起停电流，延长设备的 使用寿命，减

3、少维修量。保持风机出口风门最大，通过改变变频器的输出频率（电机速度）来调节风量， 以节约原来通过改变风门开度调节风量时浪费在风门上的能源。根据一次风机实际使用情况，所配置的变频器型号是：CL2700-06/2000 o1、变频改造一次接线原理图及配置1所示:采用CL2700-06/2000系列高压大功率变频器进行改造后，电气系统一次原理图如图旁想柜工 H8H.JI主要配置为：1) 控制柜；2) 模块柜；3) 变压器柜；4) 旁路柜；2、变频器外形尺寸如图 2所示:总发然诩*3、变频器用户接口如图 3所示:1*4*2 29 VAC/UTA 生电喜】nrJ 2，q TU3m ，*用电口】Qj认班机

4、8-x$量住PQ5受ffiL号复位离盛开关性量令融嚏*盛方就地n父也r*电傍，做?新座黄芝会骑（天座s-tA ra. R，电帆电况q - Mwo优H盘帝-2rnM4、变频器安装要求4.1变频器需安装在室内，室内高度不小于4M,室内需作简单的防尘处理4.2 变频器的进出电缆为上进上出方式，所以需在变频器顶部设置电缆槽。4.3 变频器需要两个接地点，一个为柜体安全地，直接连接到变频器底座上。另外一个为控制电气地，需要与安全地分开，以保证变频器电气免受干扰，接地电阻均应04欧。5、变频器主要技术参数5.1 供方提供的高压变频调速装置的基本参数规范单位参数备注1使用标准Q/SCLB001-20082型

5、式及型号套CL2700-06/20003供货商及产地深圳市科陆变频器有限公司产地：深圳4安装地点室内5技术方案高-高型，IGBT多单元串联多电平逆变器 （6单元 串联）6对电动机要求普通鼠笼式异步电机7额定输入电压/允许变化范 围kV6.3kV 10%8系统额定输出电流A1909额定容量kVA200010额定输入频率/允许变化范 围Hz50 1Hz11变频器效率96%12对电网电压波动的敏感性+15%-35%13谐波输入电流4%,输出电流4%14输入侧功率因数96%（20% 负载）15控制方式VVVF16控制电源两路单相 220V10%AC,5kVA两段母线17UPS型式后备式掉电可维持15

6、分钟18过载能力120% 1min, 150% 3s, 200%立即保护（10 ” 19电隔离部分是否采用光纤 电缆是20噪声等级96%；16)控制系统采用全数字微机控制，有很强的自诊断功能，能对所发生的故障类型及故障位置提供中文指示，能在就地显示并远方报警，便于运行人员和检修人员能辨别和解决所出现的问题；17)具有就地监控方式和远方监控方式。在就地、远方监控方式下，通过变频器上的触摸屏显示，可进行就地人工启动、停止变频器，可以调整转速、频率；控制窗口采用中文操作界面，功能设定、参数设定等均采用中文；18) 变频器高压主回路与控制器之间为光纤连接，具有很高的通信速率和抗干扰能力，安全性好；19

7、) 控制系统具有在线检测变频器输入电流、输出电流、频率等；20) 输出频率分辨率：0.01Hz；21)过载能力为120% 1min, 150% 3s, 200%立即保护(10 ,满足泵类和风机类负荷要求；22)转矩特性：050Hz恒转矩特性，额定转矩输出，转矩阶跃响应200ms。50Hz以上恒功率特性，最大转矩与转速成反比下降；23) 变频调速系统运行噪声80dB ；24) 调速范围：0-100%连续可调；25)力口/减速时间0.1-3000秒，可按工艺要求设定，常规工程 180300秒;26) 输出频率0-50Hz( 根据电机情况可设定)；27) 变频器抗地震能力为7 级，振动0.5G；28

8、) 临界速度可跳过(共 2 组，可任意设定)；29) 安装、设定、调试简便；30) 功率电路模块化设计，维护简单；31) 完整的故障监测电路、精确的故障报警保护；32) 自带冷却风机，风机电源与控制电源分开取电，电源取自输入侧变压器；冷却风机故障由 柜体风道风压参数反映并报警。33)内置PLC,易于改变控制逻辑关系，适应多变的现场需要；34) 可灵活选择就地/远程控制；35) 完整的通用变频器参数设定功能；36) 优异的性能/价格比；37)自备UPS,可维持15分钟；38) 变频装置有过电压，过电流，欠电压，过载，过热保护。39) 为了保证变频装置安全可靠运行，加有功率单元自动旁路系统。旁路柜

9、隔离开关之间和变频装置电源开关之间须装设机械闭锁装置。变频装置两侧的隔离开关在拉开的时候在变频器侧自动接地。6、 CL2700 06 系列变频器原理介绍CL2700 06 系列高压大功率变频器的原理结构如图2 所示。电网送来的三相6KV 交流电，经移相变压器，由其副边每相的6 个二次线圈电压逐个移相10 ，供电给6个功率单元(如图4 所示)，三相共18 个功率单元，形成Y 联结结构。控制IGBT 的通断，即可在A、 B 两点之间得到PWM 波形， 6 个功率单元相叠加进行波形合成，可输出高压正弦波给感应电动机。每个功率单元的额定电压为577V,相邻功率单元的输出联接起来，使得变频器的额定相电压

10、为3462V,线电压为6kVo每个功率单元由一体化的移相变压器的副边线圈分别供电。为了降低输入谐波电流，移相 变压器实行多重化设计，18 套副边绕组，采用延边三角形联结，分为6 个不同的相位组，互差10 电角度。功率单元是一个三相输入单相输出的电压型变频器(如图 3 所示)，移相变压器副边输出的577V 三相交流电经功率单元的三相二极管整流桥整流后，经滤波电容形成平直的直流电，再经由4 个 IGBT 构成的 H型单相逆变桥，实行 PWM 控制， 在其输出端形成电压在577V 以下可变、频率在 50Hz 以下可调的交流电，每个单元中有4 种不同的开关组合，即V1 和 V4 同时导通，则输出正的直

11、流母线电压+U； V2 和 V3 同时导通，则输出负的直流母线电压-U ； V1 和 V3 同时导通或V2 和 V4 同时导通，输出电压为0。由此可见，4种不同的开关状态，输出了 3种不同的电压，即+U、。和-U。在每个功率单元的 PWM控制下，每相6 个功率单元串联叠加，共有 13种电平即O、W、i2U、i3U、i4U、U、妗U。对应的线电压，则有 21 种电平。而一般的变频器，其输出电压的电平数只有2 种或 3 种，因为输出电压的电平数越多，变频器的输出电压波形就越接近正弦波，这就使得该变频器的输出电压波形非常接近正弦波。这一优点是其它任何类型的变频器无法比拟的。图5功率单亓结构图7、CL

12、2700-06系列变频器保护1） 输入变压器带浪涌吸收保护2） 每个功率单元带三相输入熔断器保护3） 变频装置有过电压、过电流、欠电压、缺相、变频器过载、变频器过热、电机过载、输出接地、输 出短路等保护功能4） 变频装置有隔离变压器的各种保护8、改造后实现的功能1）软起动和软停机功能。采用变频调速装置后，风机、水泵起动时可以从0转/分逐渐平稳的升到所需转数，减少了启动冲击和机械摩擦、震动，改善了凝升泵的启动特性，延长电动机使用寿命。2） 接受DCS调控、启动、停止、手动/自动切换等命令，并能显示设备状态、运行参数、故障诊断等。 操作简便，易于观察。如运行频率，电流，开环或闭环运行状态等；具有完

13、善、灵敏的故障检测、诊断、 报警、跳闸等功能，保证电机始终安全运行。3）节能，降低成本。投入变频装置后，风机的风门处于全开位置，节流损失降到零；由于节流损失的 降低，轻载时实现节能运行。四、安装环境环境温度0-40 C湿度小于90% （不结露）海拔高度1000m振动不高于0.5g安装地点户内（通风、散热良好）高压变频器在往复式空压机上的应用1引言随着高压变频器在各行业的成熟应用，化工企业一般都设有空压站，采用空气压缩机组产生压缩气体供工艺、仪表等使用。压缩气体的压力需控制在一定范围内，压力低及压力高都需要开停压缩机（简称空压机)，某化工企业的空压机就为手动开停，且由于岗位合并的缘故，操作人员有

14、所减少带来不便。由于 供气量和压缩机的排气量之间很难达到完全平衡，人工调节回流量又难保证所需要的压力和流量的稳定， 使得系统的弊病突出：如果供气量不大时使气体反复压缩，运行效率低，耗费大量电能，使用旁通阀调节 供气量，工作量大，供气压力不大好控制，供气质量变差，系统安全性差。因此，对往复式压缩机系统进 行变频技术改造还是比较有意义。2往复式压缩机的负载特性齐鲁石化塑料厂有一台 KBC-22X 型号的往复式压缩机，适配电机是200KW/6KV 的8极电机，额定转速是735 r/min ,采用直接驱动方式控制。用户通过综合调研和考虑，选用了我们公司JD-BP37-250F型号的高压变频器，通过调试

15、应用，该变频器有安全性能好，可靠性高，设计合理，易损件寿命长， 启动性能好，降耗效果明显，安装、维护和保养都比较方便。但一般往复式压缩机在工作中，压缩机利用曲轴将电机的旋转运动转化为往复式运动，转矩随着曲轴 的角度而改变，在这种情况下，电动机的电流随负载的变化而产生较大的波动。所以，目前对往复式压缩 机存在的这些问题限制了变频技术在压缩机的推广应用其中最严重的是低速范围内的转矩和转速波动及由 此带来的低频噪声和震动等问题。目前高压变频器技术应用在往复式压缩机上更是寥寥无几。目前市场上 销售的绝大多数压缩机都运行在中高速区，能效比普遍较低。我们在刚开始的调试中发现：在工作频率降低，转速变低时，转

16、速出现波动现象，转速越低，波动就 越大，在25Hz时的波动情况如图1示，波动范围在40r/min ,说明上述情况是确实存在的：4003903so3703603503403303203103000100 2tX) 3004005(X)r/ins图1 25Hz转速波动情况为了可靠运行，必须降低转速的波动，即必须有效抑制负载转矩脉动和电机电磁转矩脉动带来的转速 波动。针对转速脉动的抑制，经查阅部分资料已有学者进行了相关研究并取得了一定成果他们提出了采用 迭代学习控制和PI相结合的方法对转速的周期性脉动进行抑制，或者利用速度信号对转矩进行前馈补偿 有效地抑制了转速的周期性脉动，但是其中的控制方法都需要

17、码盘来提供电机当前的准确速度信号，同时 控制也比较复杂，故无法应用到一般的压缩机系统中。3风光高压变频器的应用情况JD-BP37 系列高压变频调速系统的结构见图2,由移相变压器、功率单元和控制器组成。6KV/250KW变频器共有15个功率单元，每5个功率单元串联构成一相。三相电网程相变压器图2系统结构控制器核心由高速32位DSP和HMI协同运算来实现，精心设计的算法可以保证电机达到最优的运 行性能。HMI提供友好的全中文监控和操作界面，同时可以实现远程监控和网络化控制。控制器用于柜体 内开关信号的逻辑处理，以及与现场各种操作信号和状态信号的协调，增强了系统的灵活性。每个功率单元结构上完全一致，

18、可以互换，其电路结构见图 3,为基本的交-直-交单相逆变电路，整 流侧为六支二极管实现三相全桥整流，通过对IGBT逆变桥进行正弦PWM控制，每个个功率单元完全一样，可以互换，这不但调试、维修方便，而且备份也十分经济，假如某一单元发生故障，该单元的输出端 能自动短路而整机可以暂时降额工作，直到缓慢停止运行。图3单元结构另外，控制器与功率单元之间采用多通道光纤通讯技术，低压部分和高压部分完全可靠隔离，系统具 有极高的安全性，同时具有很好的抗电磁干扰性能，并且各个功率单元的控制电源采用一个独立于高压系 统的统一控制器，方便调试、维修、现场培训，增强了系统的可靠性。控制器有一套独立于高压电源的供 电体

19、系，在不加高压的情况下，设备各点的波形与加高压情况基本相似，给整机可靠性、调试、培训带来 了很大方便。应用中针对现场存在的问题，系统优化改造主要需解决两方面的问题：第一，在满足系统用气量的基 础上尽可能减少排量损失；第二，在满足压力的前提下尽可能减少管压差，即减少压力损失。系统优化拟 从动能和势能两方面同时入手，尽可能降低能耗、提高系统效率。解决改造问题后，需要重点解决由于低 速时转矩脉动影起的转速脉动，由于在低速时压缩机入口和出口压力差值越大负载转矩脉动越严重，速度 越低负载转矩脉动越严重。当压缩机达到给定转速并稳定下来后，由于负载脉动转矩的存在，转速产生与 脉动负载转矩同频率的振荡，负载脉动周期为转子转动的机械周期。通过适当的措施和参数调整后，使得 系统正常工作，同时转速脉动减小，同在 25Hz时，转速情况如下图 4:40039038。37036035()3403303203101 J-1J!Us.111 1 上i/I!l111 u &11 1J 1J411 11cRTTZiJj彳 1 1 1 1 J.j尸L11 ) iL70 T