工業(yè)光纖在高壓變頻器中的應用

　　引言

　　在高壓變頻器中，為解決單元串聯(lián)多電平高壓變頻器中主控系統與功率單元之間存在的強弱電隔離，及功率單元與功率單元之間的電磁干擾問(wèn)題，提出了采用光纖連接方法實(shí)現功率驅動(dòng)PWM信號的遠距離傳送。

　　背景

　　在冶金、化工、電力、市政供水和采礦等行業(yè)廣泛應用的泵類(lèi)負載，占整個(gè)用電設備能耗的40%左右，電費在自來(lái)水廠(chǎng)甚至占制水成本的50%。這是因為：一方面，設備在設計時(shí)，通常都留有一定的余量;另一方面，由于工況的變化，需要泵機輸出不同的流量。

　　隨著(zhù)市場(chǎng)經(jīng)濟的發(fā)展和自動(dòng)化，智能化程度的提高，采用高壓變頻器對泵類(lèi)負載進(jìn)行速度控制，不但對改進(jìn)工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量有好處，又是節能和設備經(jīng)濟運行的要求，是可持續發(fā)展的必然趨勢。對泵類(lèi)負載進(jìn)行調速控制的好處甚多。從應用實(shí)例看，大多已取得了較好的效果(有的節能高達30%-40%)，大幅度降低了自來(lái)水廠(chǎng)的制水成本，提高了自動(dòng)化程度，且有利于泵機和管網(wǎng)的降壓運行，減少了滲漏、爆管，可延長(cháng)設備使用壽命。

　　高壓變頻系統

　　圖1-高壓變頻框圖

　　單元串聯(lián)多電平PWM電壓源型變頻器，采用若干個(gè)低壓PWM變頻功率單元串聯(lián)的方式實(shí)現直接高壓輸出，該變頻器對電網(wǎng)諧波污染小，諧波輸入電流很低，輸入功率因數高，不必采用輸入諧波濾波器和功率因數補償裝置。如以6kV的輸出電壓等級為例(如圖2)，電網(wǎng)電壓經(jīng)過(guò)二次側多重化的隔離變壓器降壓后向功率單元供電，功率單元為三相輸入、單相輸出的交一直一交PWM電源型逆變器結構。將相鄰功率單元的輸出端串接起來(lái)，形成Y聯(lián)結構，實(shí)現變壓變頻的高壓直接輸出，供給高壓電動(dòng)機。

　　圖2-6kV變頻器的電路拓撲結構圖