高壓變頻器的應用

石家莊丹創(chuàng)電氣有限公司是一家集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務為一體的科研單位。公司成立以來，經(jīng)過長期不懈的努力本著“客戶為尊、誠信為本、科技領先、品牌制勝”的經(jīng)營理念取得長足發(fā)展，并得到用戶的廣泛稱贊和認可。

本公司技術力量雄厚，匯集了電子、機械、工業(yè)控制，電氣自動化的專業(yè)人才。其中，有熟悉行業(yè)工藝、富有工作經(jīng)驗的資深高級工程師，是產(chǎn)品開發(fā)研制和工程設計調試良好的技術保證。                            

本公司擁有完善的質量管理體系，重視產(chǎn)品質量，注重售后服務，產(chǎn)品出廠前經(jīng)過嚴格實驗、調試、老化，產(chǎn)品質量嚴格按照國家相關標準進行控制，以保證產(chǎn)品質量可靠。使產(chǎn)品在用戶現(xiàn)場最大程度的發(fā)揮起技術性能和功能優(yōu)勢，公司生產(chǎn)的產(chǎn)品在河北、河南、山東、內蒙、陜西、甘肅、湖北等地有廣大客戶，得到用戶的好評。

為適應市場需求，實現(xiàn)工業(yè)自動化的要求，我們先后開發(fā)了同步電動機的勵磁控制系統(tǒng)，發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)，各種高壓電動機綜合啟動柜、低壓電動機綜合啟動柜、高壓開關柜、低壓開關柜、高壓無功補償、低壓無功補償、直流操作電源系統(tǒng)、UPS電源系統(tǒng)、逆變電源系統(tǒng)、儀表柜、控制柜、造氣爐集成油壓系統(tǒng)和程序控制微機、調壓控制柜等產(chǎn)品。上述控制系統(tǒng)設計合理，采用國內外先進器件，有數(shù)字量控制、模擬量控制及各種繼電控制，廣泛用于壓縮機、球磨機、水泵、風機、軋機、化工、工礦、電力、電信、等各種負載和行業(yè)。

2 設備簡述：

2.1 上海電機廠的異步電機參數(shù)：

額定電壓：10KV

額定電流：1799A

額定功率：28000KW

額定轉速：1490rpm

數(shù)量：2臺

2.2 GE的同步電機參數(shù)：

額定電壓：10KV

額定電流：1433A

額定功率：22000KW

額定轉速：1500rpm

數(shù)量：1臺

2.3啟動方式：采用變頻軟啟動，同期切換。啟動時先關閉風門，鼓風機輕載啟動。變頻器帶電機和風機啟動后加速到50Hz。然后檢測變頻器輸出電壓與電網(wǎng)電壓并進行比較，在變頻器輸出電壓和和電網(wǎng)電壓同頻率，同電壓，同相位和同相序的條件下，先合旁路開關，后停變頻器，最后再斷變頻器輸出開關。真正實現(xiàn)完全無擾動的切換。

2.4 變頻器設備簡述：

變頻器品牌和型號：TMEIC-TMdrive-MVGC-SS高壓變頻器，

額定輸入電壓：10KV，

額定輸出電壓：0-10KV

額定電流：525A，

額定容量：9000KVA，

過載能力：125%-1分鐘，間隔10分鐘。

3. 變頻器的系統(tǒng)結構：

3.1變頻器由輸入變壓器，變頻單元及控制系統(tǒng)三部分所組成。主電路拓撲結構采用多電平串聯(lián)技術，每相采用8個單元串聯(lián)，三相共24個單元,48脈沖整流。變壓器采用H級絕緣的移相整流變壓器，可靠性極高。變壓器的副邊有24個低壓繞組，分別給三相的24個單元供電。變頻器的主電路拓撲結構原理和單元的原理圖如下所示：

3.2變頻單元實際上是一臺三相輸入、單相輸出720V的低壓變頻器，開關器件采用三菱公司生產(chǎn)A級IGBT，耐溫等級150℃，具有開關損耗小，導通壓降低，熱阻小的特點。因此發(fā)熱量低，效率高，耐過熱能力強。單元的過熱保護為100℃。因此不易過熱保護。并特別注意電容和單元控制板的冷卻散熱，使單元控制板的溫度降低，減少故障概率。

3.3 變頻器有帶電抗器的預充電電路，充電電流小于額定電流。因此完全沒有變壓器上高壓電時的激磁涌流，降低了通過整流二極管對電容器的充電電流，減少對系統(tǒng)和電網(wǎng)的電流沖擊，也減少了對變壓器的沖擊。延長單元內部整流二極管及電容的使用壽命。由于電壓高，即使充電電流小，但充電功率大，因此充電時間短。上高壓時完全沒有對電網(wǎng)的沖擊電流。

3.4 由于這種軟啟動時是同期切換，完全無擾動切換。因此對鼓風機沒有任和機械沖擊。這種軟啟動系統(tǒng)，對電網(wǎng)和對設備都沒有任何沖擊，可以頻繁地軟啟動和停止，不受啟動次數(shù)的限制。因此可以分別啟動多臺電機。

4.本項目的軟啟動控制難點，是有兩種不同的類型電機，既有異步電機，也有同步電機，而且功率不同，控制邏輯也不同。

4.1 變頻器帶異步機運行時，根據(jù)頻率調節(jié)電壓，電機的勵磁電流和磁通由電壓決定，變頻器不需要控制電機的勵磁電流，相對比較簡單。但變頻器帶同步電機時，軟啟動階段，需要變頻器控制電機的勵磁電流，變頻器向電機勵磁柜發(fā)勵磁電流指令。勵磁柜按變頻器的勵磁電流指令提供勵磁電流。軟啟動結束后，電機投入到工頻運行，變頻器退出。勵磁柜按設定的功率因數(shù)和負載情況，自動調節(jié)勵磁電流的大小，脫離變頻器的控制。

4.2兩種變頻器的控制邏輯完全不同，針對不同的電機，需要采用不同的控制邏輯。因此變頻器采用兩套控制器，可以切換。控制異步電機時用異步電機控制器，控制同步電機時用同步電機控制器。兩套控制器的切換由變頻器配套的PLC控制。按所要控制的電機選擇。

5. 變頻軟啟動的系統(tǒng)圖如下：