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【摘 要】由于高压绿色变频器具有谐波污染小、功率因数高、可靠性高、维修方便等优点,近年来,在大型风机、水泵、压缩机等机械设备中的应用越来越广泛.本文结合本人在电气维护工作中的一些经验,首先简要介绍了高压绿色变频器的工作原理,其次介绍了高压绿色变频器的优点,最后以一个简单的应用实例展开说明高压绿色变频器的简单应用.
【关 键 词 】高压绿色变频器；变频调速；节能高效
前言
近年来,节能环保问题已经成为各行各业关注的重大问题,绿色经济、节能经济悄然升起,20世纪末,国内一些公司纷纷展开了高压变频器技术的研究与应用工作,并取得了喜人的业绩,如：具有优良性价比的交-直-交电压源型高压变频器在发电厂和热电厂里被大量使用.在大型机械机电行业,出现了高压绿色变频器,并且应用的越来越多,在实际应用过程中也给企业带来了很大的经济效益,给环境带来了更小的压力.变频调速是目前世界公认的最理想的节电调速技术,更重要的是,高压绿色变频器能够减少对弱电系统的干扰,保证电网长时间的正常运行.
1.高压绿色变频器的工作原理
高压绿色变频器是一种高效节能变频器,即人们通常所认为的多重化变频器、单元串联多电平PWM电压源型变频器.高压绿色变频器是由本身具有低压PWM变频功率特点的多个单元串联而成,以达到多重化输入电压的目的.下面以美国某公司生产的绿色变频器为例简要阐述其原理,绿色变频器采取6kv的拓扑结构,三相高压电分为15个独立的功率单元,分别由输入隔离变压器的15个二次绕组供电.15个二次绕组分成5组,每组之间存在12°相位差.功率单元为一三相输入、单相输出的PWM型变频器,由二极管组成三相桥式整流电路,整流后由4只低压IGBT逆变成单相交流输出.
2.高压绿色变频器的优点
高压绿色变频器在应用过程中,比普通高压变频器显示出了很多优势,如：具有节能作用、性能稳定、实现无级调速等.此外,还有以下优点.
2.1高压绿色变频器具有功率因数高、谐波污染小的优点
高压绿色变频器由于是在叠加相互串联多个低压变频功率的过程中,实现了电压输入的多重化,因此,对电网产生的谐波污染非常小.当输入脉冲为30时,其实29次以下的谐波在理论上是都可以被抵消掉的,电压总畸变率仅为1.2%,而电流的总畸变率更小,不需要功率因数补偿.如表1为多重化变频器与电流型变频器谐波比较.
2.2高压绿色变频器的效率高、损耗小
高压绿色变频器谐波分量相对非常小,功率因数补偿可以看作为零,谐波引起的损耗很小,根据统计,高压绿色变频器与CSI-PWM变频器效率相比较,如表2.IGBT驱动功率很小,峰值功率为5W左右,平均功率不到1W,变频部分效率高达98%以上,整个变频系统的效率高达96%以上.
2.3高压绿色变频器易于维修维护
高压绿色变频器技术在使用过程中日益成熟,它具有简单的驱动电路,模块化之间可以互换,使用常规低压IGBT的每个功率单元经过I/O端可以与子系统相互联系,维修维护十分简便,滤波电容可以承受电源电压下降-30%和电源丧失5个周期,性能十分稳定,当整机发生故障时,可在毫秒级的时间内,由变频状态转入工频状态,不会因变频器故障造成电机停机,设备自身有自检功能,便于维修操作.如我国先行HAF高压变频器,设计有热备份、热插拔和主回路直合功能.当某个模块出现故障时,能自动将故障单元切换旁路,使热备份投入.
3.高压绿色变频器的具体应用
目前,高压绿色变频器已广泛应用于钢铁、冶金生产、石油化工等行业,为锅炉鼓风机、压缩机、油泵等设备提供了稳定的高可靠性的变频调速解决方案,而且现场运行节能效果非常显著,下面介绍一个简单的应用实例.
河北钢铁邯钢某厂于20110年配备了两台心式吸风机,额定风量38万m3/h,全压为397a,配用JSQ-156-6型电动机,额定功率700kw,额定电压6kv.2012年引进了美国罗宾康公司生产的两台750kw高压绿色变频器后,效果非常明显,与以往的入口导流器调节比较,性能更加稳固,仪器使用稳定性更好,节能效果显著,每月节约用电28kwh,为公司可节约上百万成本投入.目前,河北钢铁邯钢某厂应用最多的是10kv、400kw HVF高压绿色变频器.应用以后,启动电流以由100A下降到12A,运行频率35-40Hz,平均节电40%.
结束语
高压绿色变频器在我国的应用虽然处于起步阶段,但是由于它比普通变频器具有众多的优点,发展相当迅速.相信在不久的将来,随着经济的增长和技术的发展,用户对产品的要求也越来越高,其技术也将在应用中不断创新进步,高压绿色变频器将在各行各业应用的越来越多.