高-低- 高 變頻器的應用及趨勢

1高壓變頻器的分類(lèi)

高壓變頻器主要有兩種類(lèi)型：即直接高壓變頻器和高低高變頻器。

直接高壓變頻器(中壓變頻器制造業(yè))是一種不需要變壓器，直接輸入，輸出高電壓的變頻器。目前主要有以下3種拓撲結構型式：一是采用功率元件串聯(lián)構成橋臂的直接高壓變頻器;二是采用單相逆變器串聯(lián)的完美無(wú)諧波高壓變頻器;三是三電平高壓變頻器。

高低高式高壓變頻調速器，又稱(chēng)間接高壓變頻器，這是一種完全不同結構的變頻器，該變頻器由降壓變壓器，變頻器，升壓變壓器構成。

降壓變壓器原邊接受電網(wǎng)饋電，其電壓可以為3kV，6kV或10kV;副邊將電壓變至與變頻器相匹配的電壓等級。降壓變壓器可選擇雙繞組或三繞組，三繞組的變壓器更有利于消除變頻系統對電網(wǎng)的諧波干擾及提高功率因數。過(guò)去多選用交直交電流型變頻器，但現在多選擇通用型的電壓型變頻器，因為后者的性能更高，價(jià)格更便宜。

2高低高變頻器與高壓變頻器的比較

以上列舉的三種拓撲結構的直接高壓變頻器出于消減變頻系統對電網(wǎng)諧波干擾和電機共模電壓等的考慮，無(wú)一例外仍采用了輸入變壓器。這樣相對高低高變頻器而言，它省去了一臺升壓變壓器，并因而減小了占地面積，提高了效率。當然，某些直接高壓變頻器性能會(huì )優(yōu)于高低高變頻器，但是對于風(fēng)機，水泵調速來(lái)說(shuō)，這是意義不大的。

因此，高低高變頻器對高電壓(6~10kV)，中小容量(300~1000kW)的風(fēng)機，水泵調速節能運行而言，從性能/價(jià)格比等方面綜合考慮，仍然是十分合適的。高低高變頻器與其它類(lèi)型高壓變頻器的性能比較

3高低高變頻器的應用

某冶煉廠(chǎng)煙化爐風(fēng)機拖動(dòng)電機為JK2500-2型交流鼠籠式異步電機，定子電壓為6kV，額定功率為500kW，絕緣等級B.

煙化爐作業(yè)期間停機待料的時(shí)間較長(cháng)，且吹煉的各個(gè)階段所需要的風(fēng)量也不一樣，因此需要對風(fēng)量進(jìn)行調節。按照過(guò)去的辦法是將多余的風(fēng)量進(jìn)行放空，這樣，不僅浪費了大量的能源，而且還造成了噪聲污染。經(jīng)過(guò)對各種調節手段進(jìn)行綜合比較，最終決定采用高低高變頻器對風(fēng)機進(jìn)行變頻調速。

3.1系統結構簡(jiǎn)介

(1)高壓開(kāi)關(guān)柜。高壓變頻器通過(guò)進(jìn)線(xiàn)柜與電網(wǎng)聯(lián)接，通過(guò)切換柜與原系統實(shí)現連鎖，避免誤操作。同時(shí)進(jìn)線(xiàn)柜還完成對電網(wǎng)電壓，電流，用電量的監測，并實(shí)現過(guò)流，過(guò)壓，欠壓，缺相，變壓器故障等繼電保護。

(2)降壓變壓器。降壓變壓器是一個(gè)三繞組整流變壓器，其二次側有兩套三相繞相，分別接成形和Y形，基波電流相位相差30電角度。

(3)低壓變頻器及濾波器。低壓變頻器將降壓后的電源進(jìn)行變頻變壓和PWM調制。本系統采用交直交電壓型變頻器，其整流部分由2路二極管整流橋并聯(lián)而成，主接觸器設在中間直流回路。

逆變部分是由IGBT構成的三相橋式逆變器，輸出端還接有一個(gè)LC濾波回路。

(4)升壓變壓器。升壓變壓器將變頻變壓后的低壓電源升到與電機機相匹配的電壓等級。升壓變壓器是本系統的關(guān)鍵，在設計，制造過(guò)程中應充分考慮到高頻調制波形帶來(lái)的磁飽和，發(fā)熱，絕緣等一系列問(wèn)題。

3.2應用情況

該高低高變頻器自1999年9月投入使用以來(lái)，一直運行穩定。根據其在現場(chǎng)的使用情況來(lái)看，主要有以下特點(diǎn)：

(1)適應惡劣環(huán)境，可靠性高。冶煉廠(chǎng)空氣中金屬粉塵含量高，夏秋季氣溫高，春冬季多雨多雷，這種環(huán)境對電子裝置無(wú)疑將產(chǎn)生影響。但是經(jīng)過(guò)近一年的運行，變頻器未發(fā)生過(guò)大的故障。

(2)操作簡(jiǎn)單。以前主要靠調節放空閥的開(kāi)閉來(lái)調節風(fēng)量，很難實(shí)現精確的風(fēng)量控制。使用變頻器以后，通過(guò)調節給定電位器便可實(shí)現風(fēng)量調節，既減輕了操作工的勞動(dòng)強度，避免誤操作，又消除了噪聲污染，還節約了能源。

(3)節能顯著(zhù)，投資回收期短。離心式風(fēng)機其軸功率與轉速的3次方成正比，因此利用變頻器降低風(fēng)機轉速，可以大幅度節省電能。根據對風(fēng)機機組使用該變頻器前后的能量平衡實(shí)測統計，未使用變頻調速器以前每天吹煉8爐共耗電9944.9kWh，使用變頻器后每天吹煉8爐共耗電5071.56kWh，節電率達49%，根據當地現行電價(jià)折算，可在2年內收回設備投資。

(4)諧波含量小。變流裝置的使用將會(huì )對電網(wǎng)電源帶來(lái)污染，影響到別的電子裝置的正常工作。尤其是當變流裝置容量很大時(shí)，這種污染更不容忽視。于是，變流裝置的諧波含量也就成為衡量其性能的一個(gè)重要指標。

3結語(yǔ)

綜上所述，與傳統的高低高電流型變頻器相比，高低高電壓型變頻器在輸入，輸出波形和控制性能等方面已有很大的改善，完全能夠滿(mǎn)足對諧波，效率，力矩，調速范圍的要求。因此，高低高電壓型變頻器對于高電壓，中小容量電機拖動(dòng)風(fēng)機，水泵是非常適用的。

我國工業(yè)用風(fēng)機，水泵大多用高壓電動(dòng)機拖動(dòng)，是用電大戶(hù)，但同時(shí)也蘊藏著(zhù)巨大的節能潛力。高壓變頻器的發(fā)展完善，為節約能源提供了新途徑。對于大容量，動(dòng)態(tài)性能要求高的場(chǎng)合，可以使用直接高壓變頻器：對于中，小容量，動(dòng)態(tài)性能要求不高的場(chǎng)合，可以使用高低高式變頻器。

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