大型风机的高压变频调速系统的选型及其应用

足如下要求：

　　当6kv母线上最大1台电动机启动时，母线电压降低，对变频器运行无影响。变频器自动降低转速，维持运转，等电压恢复正常后再回到给定转速；

　　变频装置的输出频率范围为0.5～120hz；恒转矩调速范围为3～50hz；调速精度为0.01hz；最大瞬时启动力矩为120%；间歇过载能力为120%（1min）；每10min累计；150%时立即保护，50hz以上恒功率特性输出；

　　变频装置欠压保护动作值：允许电压降落35%，保护时间可设定；

　　变频器瞬时断电再上电的能力：瞬时掉电时，变频器自动降额运行，使输出功率为零或为负，使电容上的能量维持较长的时间。如果掉电时间在20s内（掉电时间可根据现场需要修改），输入电压恢复正常后，重新提升输出频率至给定值，此过程由加减速时间控制；

　　变频装置动力电源与控制电源独立设置，动力电源为变频调速系统内部取电，控制电源由用户提供单相220v交流电源；

　　变频装置功率元件型式：变频调速系统功率元件采用igbt模块；噪声等级指标：系统运行噪声《75db；控制技术：多级pwm控制。

　　（10）冷却系统应可靠，平均无故障时间应≥变频装置本身。在一个风机出现故障时不影响变频器的正常运行。报警信号应能远传到控制室，冷却装置应拆装方便。

　　（11）其他要求：

　　变频装置的控制电源应配置ups不间断电源；

　　变频器、旁路开关、柜门之间必须具有防误合闸、误拉闸功能；

　　在旁路主回路中，为保证在旁路运行后，变频器的检修安全，变频器电源进线、变频器输出出线必须加隔离开关，保证有明显的断开点，以满足安全规范要求。

　　4 高压变频调速系统的选型及应用

　　对于6kv等级，目前主要有4种高压变频装置：单元串联多电平型、三电平型、igbt直接串联型和电流源型。由于单元串联多 电平方式容易实现冗余运行，并且谐波小，dv/dt低，技术成熟，根据现场生产工艺情况，决定选用北京利德华福有限公司生产的harsvert-a06型高压变频器作为主件，该变频调速系统具有谐波含量小，功率因数高、编程灵活、操作方便、模块化结构、故障率低、维护方便、易维修等特点。对应每1台风机设置1套高压变频调速系统，每套变频调速系统包括高压变频器（由功率柜和控制柜组成）、高压变频器专用隔离变压器、工频/变频旁路切换柜、电动机、风机及后台控制系统构成。

　　4.1 系统主回路电气原理图

　　系统主回路电气原理图如图1所示。

　　4.2 高压变频调速系统构成

　　harsvert-a06系列高压变频调速系统由移相变压器、功率单元和控制器组成，有21个功率单元，每7个功率单元串联构成1相。

　　4.3 功率单元结构

　　每个功率单元结构上是完全一致的，可以互换，其电路结构如图2所示，为基本的交—直—交单相逆变电路，整流侧为二极管三相全桥，通过igbt逆变桥进行正弦pwm控制。

　　4.4 输入、输出侧结构

　　输入侧由移相变压器给每个单元供电，移相变压器的副边绕组分为三组，构成42脉冲整流方式，这种多级移相叠加的整流方式可以大大改善网侧的电流波形，使其负载下的网侧功率因数接近1。

　　输出侧由每个单元的u、v输出端子相互串接而成星（y）型接法给电机供电，通过对每个单元的pwm波形进行重组，可得到阶梯pwm波形。

　　4.5 控制器

　　控制器核心由高速单片机来实现，控制器包括电源板、接口板、主控板、总线板、光纤板和功率模块，控制器还包括内置的plc，siemenss7-200cn cpu226cn 1台，模拟量i/o组合模块em235cn 1块，模拟量输出模块em232cn 3块。

　　4.6 软件控制界面

　　通过高压变频器的主界面可以完成变频器的功能设定、参数设定、实时波形显示、运行记录打印、故障查询。在主控界面可以对变频器直接进行启动、设定运行频率、加速、减速、停机、急停和复位等操作。在界面上还显示运行频率、电机速度、输入电流、输出电流、输入电压、输出电压等参数。

　　4.7 高压变频调速系统控制方式

　　（1）本机控制

　　如将高压变频器柜上的选择开关处于本控位置，这时只能由变频器操作，在操作面板上按启动按钮，直接给定频率。

　　（2）远程控制

　　如将高压变频器柜上的选择开关处于远控位置，则在上位机上给出启动信号，并设定给定频率。

　　5 技术改造后的技术与经济效益分析

　　5.1 技术效能

　　（1）使用变频器控制后能做到无冲击平滑启动（软启动），启动电流小，避免了启动冲击造成的机械损伤和启动电流大、时间长造成的电器发热。

　　（2）风量控制由电机转速控制，实现不同工况下的风量调节，易实现计算机闭环自动调节控制，避免了电机、排烟机在风量小时仍在额定转速下工作。使设备在较小的电流、较低的转速下工作，提高了设备的使用寿命，降低了故障率，同时提高系统效率。

（3）风机是典型的二