高压变频调速系统技术交流

1、高压变频调速系统技术汇报 广州智光电力电子有限公司主要内容w 能源现状与节能潜力w 国家的政策支持w 高压变频调速节能原理说明w 常见调速原理与比较w 高压变频之电压源型介绍w 使用高压变频器应注意的问题w Zinvert技术介绍能源现状与节能潜力能源现状与节能潜力w 一、能源现状 1、能源概况 世界石油储量：3050年 世界能源构成：石油40,煤炭20,天然气20,核电和水电10 中国现状：煤炭70,石油和天然气20 能源总量世界第三，剩余开采量不及世界平均水平的1/10能源现状与节能潜力能源现状与节能潜力2、能源低效利用 a) 产品能耗高： 中国主要用能产品的单位产品能耗比发达国家高259

2、0，加权平均高40%左右。 b) 二是产值能耗高：中国的产值能耗是世界上最高的国家之一，是世界平均水平的2倍。高压电动机实际应用中经常处于高效设计、低效运行状态，我国电机驱动系统的能源利用效率比国际先进水平低20%。能源现状与节能潜力能源现状与节能潜力3、能源的需求预测 a) 石油需求呈强劲增长态势。 b) 到2020年，我国对国际石油市场的依存度将达到50%左右。我国人均用电量只有1038千瓦时，仅相当于发达国家的1/10。能源现状与节能潜力能源现状与节能潜力二、节能潜力 中国的能源利用率仅为33，与世界先进水平差10个百分点。年节能可达2400亿kW*h 城市给排水行业： 钢铁行业： 石化

3、、化工及建材行业： 超过300亿kW*h 电力行业： 煤炭行业： 国家的政策支持w 制定了能源节约与资源综合利用“十五”规划。 重点发展节电技术内容：发展高效电动机、高压大功率变频调速技术、高效电光源及镇流器技术、S9以上变压器和非晶态合金铁芯变压器技术、蓄冷蓄热技术，以及家用电器、电解电镀电源、输变电网系统、工业电炉等先进节电技术。 建立节代油示范工程，洁净煤示范工程，电机调速示范工程，绿色照明示范工程。 国家的政策支持w 高压变频器作为国内大力发展的产业产品，国产高压变频器作为企业技术改造的项目，企业可享受抵免所得税的优惠政策，并赋予企业灵活的资金运作。高压变频调速节能原理说明高压变频调速

4、节能原理说明 w 1、负载特性：流量：扬程： 泵的轴功率：所需电机轴功率： )/(*2121nnQQ 22121)/(*nnHH 32121)/(*nnNN FCQHP调节前管网特性调节后管网特性扬程HH2H1BAQ2Q1n1n2流量QHBDelt(P)CO高压变频调速节能原理说明高压变频调速节能原理说明1020304050607080901005060708090100110变速调节风机效率调节门调节风机效率流量变化比效率，高压变频调速节能原理说明高压变频调速节能原理说明020406080100120100MW 120MW 140MW 160MW 180MW 200MW挡板液力耦合器变频 电

5、机为配套200MW发电机组的引风机：额定值1250KW，6KV、142A、额定效率95、额定转速742RPM、额定功率因素0.85。 常见调速原理与比较常见调速原理与比较一、双馈调速及串级调速线绕转子电磁功率：机械功率：转差功率： 通过改变转差功率来调节转速smecMPPPsMTP1*222*3*rIPsPMsMmecPsP)1 ( 常见调速原理与比较常见调速原理与比较二、 高压变频调速系统 (VVVF控制 ） )1(60)1(*11spfsnnNmNKNfE111144.4定值11fE定值11fUR1X1R2X2RmXmU1E1常见调速原理与比较常见调速原理与比较优点： 这种调速方式具有调速

6、范围宽、平滑性好、效率最高、具有优良的静态及动态特性。调速过程中电机中磁通基本保持恒定，铁心利用率高，不会导致定子绕组过流。常见调速原理与比较常见调速原理与比较 三、变频器的分类 1、按照中间直流环节形式，可分为电流源型及电压源型两类 L+L-R+R-KABCUVRDRDRDD1D2D3D5D4D6C1C2R1R2信号采集、功率器件驱动、光纤通信、保护等常见调速原理与比较常见调速原理与比较w 比较 电流源型： a) 对于电流源型，由于Iin=Iout，因此普通电流源型变频器的输入功率因数较低，且会随着转速的下降而跟着下降，为了解决输入功率因数的问题，往往设置功率因数补偿装置，同时也起到消除谐波

7、的作用，但往往在一定工况和条件下会引起并联谐振的情况，并且输入滤波电容本身对谐波起到放大的作用。 outoutoutinininIUIUcoscos常见调速原理与比较常见调速原理与比较 b) 共模电压、输出谐波转矩脉动的问题 电压源型：一般不必设置滤波环节，负载的感性无功电流由中间电容补充，输入侧功率因数可达0.95以上常见调速原理与比较常见调速原理与比较2、按照输出电压形式分： a)、PAM方式 整流环节调节电压，可采用可控整流或斩波方式控制直流电压，而逆变输出环节调整频率 b)、PWM方式 输出频率和电压由逆变环节形成。较为常用的为SPWM模式，即采用正弦波作为调制波，三角波作为载波。 常

8、见调速原理与比较常见调速原理与比较3、按照控制方式分 a)、U/f控制 b)、转差频率控制 c)、矢量控制方式 高压变频之电压源型原理介绍高压变频之电压源型原理介绍 w 难点： a)高电压:结构问题、二次控制问题突出 b)大功率:散热问题 c)半导体耐压水平:决定产品应用方式 w 构成：包括输入整流变压器、功率逆变单元组及控制系统 ，根据需要可配置旁路高压变频之电压源型原理介绍高压变频之电压源型原理介绍CellCellCellCellCellCellCellCellCellCellCellCellCellCellCellCellCellCell主控制系统电动机50Hz工频输入整流变压器功率单元

9、高压变频之电压源型原理介绍高压变频之电压源型原理介绍1、 输入整流变压器w a)、功率分解：按照系统电平级数将二次绕组设计成不同移相角度和电压水平，给各功率单元供电。w b)、功率因数提高:由于二次各绕组移相角度不同，一次绕组电流呈阶梯叠加形式，构造正弦波电流。w c)、提高系统共模回路阻抗，有效降低电机共模电流 高压变频之电压源型原理介绍高压变频之电压源型原理介绍2、功率逆变单元 此结构为低压变频器普遍采用的基本形式，L+L-R+R-KABCUVRDRDRDD1D2D3D5D4D6C1C2R1R2信号采集、功率器件驱动、光纤通信、保护等T cT cT c高压变频之电压源型原理介绍高压变频之电压源型原理介绍 各级单元所产生的PWM脉冲在每个载波周期内互相错位，相邻两级之间具有Tc/6的时间延迟 高压变频之电压源型原理介绍高压变频之电压源型原理介绍关键的指标关键的指标w 1、 输入侧功率因数w 2、 输入电流功率因数w 3、 输出电压谐波失真度、不对称度