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鼎盛亿家襄阳高压变频器节能计算 摘要 摘要摘要 摘要： ：： ：降低厂用电率，降低发电成本，提高上网电能的竞争力，已成为各火电厂努力追 求的经济目标。近几年电网的负荷峰谷差越来越大，频繁的调峰任务使部分辅机仍然运 行在工频状态下，造成大量电能流失。本文着重介绍了高压变频器的工作原理及实际运 行情况的详细节能分析，使我们对其节能效果以及典型风机水泵节能计算有了更进一步 认识。因此得出结论高压变频调速技术的日趋成熟，在电力系统中广泛应用，节能效果 明显。 关键词 关键词关键词 关键词： ：： ：调速 高压变频器 功率单元 IGBT 节电率 一 一一 一、 、、 、引言 引言引言 引言 众所周知，高压电动机的应用极为广泛，它是工矿企业中的主要动力，在冶金、钢铁、 化工、电力、水处理等行业的大、中型厂矿中，用于拖动风机、泵类、压缩机及各种大 型机械。其消耗的能源占电动机总能耗的70%以上，而且绝大部分都有调速的要求，由 于高压电机调速方法落后，浪费大量能源而且机械寿命降低。上世纪90年代，由于变 频调速技术在低压电动机应用得非常成功，人们开始研究高压电动机变频技术的应用， 设计了高-高电压源型变频技术方案。该方案采用多电平电路型式（CMSL），由若干个 低压PWM 变频功率单元，以输出电压串联方式（功率单元为三相输入、单相输出）来 实现直接高压输出的方法。经过我厂多方调研、比较，最后选择同北京利德华福电气技 术有限公司合作。本文将从HARSVERT-A系列高压变频器的工作原理及实际运行状况 两方面分析河南新乡豫新发电厂引风机、凝结水泵的节能情况。 二 二二 二、 、、 、高压变频器的工作原理 高压变频器的工作原理高压变频器的工作原理 高压变频器的工作原理 （一）变频器的结构：现以6kV五级单元串联多电平的高压变频器为例。 1．系统主回路：内部是由十五个相同的功率单元模块构成，每五个模块为一组，分别 对应高压回路的三相，单元供电由干式移相变压器进行供电，原理如图1。 图1：变频器的结构 2．功率单元构成：功率单元是一种单相桥式变换器，由输入干式变压器的副边绕组供 电。经整流、滤波后由4个IGBT以PWM方法进行控制（如图2所示），产生设定的频率波形。变频器中所有的功率单元，电路的拓扑结构相同，实行模块化的设计，控制 通过光纤发送至单元控制板。原理框图如图3所示。 图2：功率模块输出的正弦PWM波形 图3：功率模块电路结构 3．功率单元控制：来自主控制器的控制光信号，经光/电转换，送到控制信号处理器， 由控制电路处理器接收到相应的指令后，发出相应的IGBT的驱动信号，驱动电路接到 相应的驱动信号后，发出相应的驱动电压送到IGBT控制极，从而操作IGBT关断和开 通，输出相应波形。 功率单元中的状态信息将被收集到应答信号电路中进行处理，集中后经电/光转换器变 换，以光信号向主控制器发送。 （二）变频器工作原理 1.变频器调速原理 按照电机学的基本原理，电机的转速满足如下的关系式： n=(1-s)60f/p=n0× （1-s）（P：电机极对数；f：电机运行频率；s：滑差） 从式中看出，电机的同步转速n0正比于电机的运行频率 (n0=60f/p)，由于滑差s一般情 况下比较小（0-0.05），电机的实际转速n约等于电机的同步转速n0，所以调节了电机的供电频率f，就能改变电机的实际转速。电机的滑差s和负载有关，负载越大则滑差 增加，所以电机的实际转速还会随负载的增加而略有下降。 2.变频器结构原理 无谐波高压变频器采用若干个低压PWM变频功率单元串联的方式实现直接高压输出。 6kV电网电压经过副边多重化的隔离变压器降压后给功率单元供电，功率单元为三相输入，单相输出的交直流PWM电压源型逆变器结构，相邻功率单元的输出端串联起来， 形成Y接结构，实现变压变频的高压直接输出，供给高压电动机。以6kV输出电压等 级为例，每相由五个额定电压为690V的功率单元串联而成，输出相电压最高可达3450V， 线电压达6kV左右。改变每相功率单元的串联个数或功率单元的输出电压等级，就可以 实现不同电压等级的高压输出。每个功率单元分别由输入变压器的一组副边供电，功率 单元之间及变压器二次绕组之间相互绝缘。二次绕组采用延边三角形接法，实现多重化， 以达到降低输入谐波电流的目的。对于6kV电压等级变频器而言，给15个功率单元供