高压变频器在热电厂引风机的成功应用

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　　1 引言

　　我国的电动机用电量约占全国发电量的60％～70％，风机、水泵设备年耗电量约占全国电力消耗的1/3，造成这种状况的主要原因是：风机、水泵等设备传统的调节方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量，其输出功率大量地消耗在挡板、阀门的截流过程中。由于风机、水泵类大多为平方转矩负载，轴功率与转速成立方关系，所以当风机、水泵转速下降时，消耗的功率也大大下降，因此节能潜力非常大，最有效的节能措施就是采用变频调速器来调节流量、风量，应用变频器节电率一般为20％～50％，而且通常在设计中，用户水泵电机设计的容量比实际需要高出很多，存在“大马拉小车”的现象，效率低下，造成电能的大量浪费。因此推广交流变频调速装置效益显著。

　　2 改造前引风机运行能耗分析

　　某热电厂为2台410t/h循环流化床（cfb）锅炉，总装机容量为100mw汽轮发电机组，主要向某大型化工厂提供热电供应，供电标煤耗为360g/kw·h，高于行业平均水平。2台cfb锅炉各挂有2台高压引风机，型号为ykk630-6w-1250kw，变频改造前，额定1250kw的引风机电机正常运行负荷为830kw左右，其输出功率通过风门开度进行调节，正常状况下，风门开度基本维持在40%左右，相当大的一部分电能消耗在风门挡板上，能源浪费严重，节能潜力巨大。

　　3 节能改造原理分析

　　3.1 通用高压变频器简介

　　在交流异步电机的诸多调速方法中，变频调速的性能最好，调速范围大，静态稳定性好，运行效率高。通用变频器的工作原理如图1所示。

　　图1中，整流器的作用是把三相（或单相）的交流电整流成直流电。逆变器的作用是有规律地控制逆变器中主开关器件的通与断，可以得到任意频率的三相交流电输出。中间直流环节和电动机之间总会有无功功率的变换，这种无功能量要靠中间直流环节的储能元件（电容器或电抗器）来缓冲。控制电路：常由运算电路、检测电路、控制信号的输入、输出电路和驱动电路等构成，主要任务是完成对逆变器的开关控制、对整流器的电压控制以及完成各种保护功能等。

　　3.2 西门子罗宾康完美无谐波变频器原理

　　本次设备改造选用了西门子罗宾康完美无谐波变频器，型号为ph-6-6-1250，变频器的电路图如图2所示。输入隔离变压器t1的每一个次级仅供给一个功率单元，每个功率单元通过光纤接收调制信息以产生负载所需要的输出电源频率，每个功率单元可分为整流部分、直流环节和逆变部分。

　　单个功率单元原理图如图3所示，igbt工作原理如图4。当igbt q1、q4同时闭合时，电机上的电压为a点高，b点低；igbt其重要q2、q3同时闭合时，则电机上的电压为a点低b点高。这样和连续不断地交替开合，在电机两端就形成了一交变电压，也就是交流电。西门子完美无谐波变频器通过将多个低压功率单元（690v）的输出叠加起来得到近似于正弦波的中压（6kv）波形。图5为3个功率单元叠加后输出的近似正弦波波形。