大型風機的高壓變頻調速系統的選型及其應用

　　4.1 系統主回路電氣原理圖

　　系統主回路電氣原理圖如圖1所示。

　　4.2 高壓變頻調速系統構成

　　harsvert-a06系列高壓變頻調速系統由移相變壓器、功率單元和控制器組成，有21個功率單元，每7個功率單元串聯構成1相。

　　4.3 功率單元結構

　　每個功率單元結構上是完全一致的，可以互換，其電路結構如圖2所示，為基本的交—直—交單相逆變電路，整流側為二極管三相全橋，通過igbt逆變橋進行正弦pwm控制。

　　4.4 輸入、輸出側結構

　　輸入側由移相變壓器給每個單元供電，移相變壓器的副邊繞組分為三組，構成42脈沖整流方式，這種多級移相疊加的整流方式可以大大改善網側的電流波形，使其負載下的網側功率因數接近1。

　　輸出側由每個單元的u、v輸出端子相互串接而成星（y）型接法給電機供電，通過對每個單元的pwm波形進行重組，可得到階梯pwm波形。

　　4.5 控制器

　　控制器核心由高速單片機來實現，控制器包括電源板、接口板、主控板、總線板、光纖板和功率模塊，控制器還包括內置的plc，siemenss7-200cn cpu226cn 1臺，模擬量i/o組合模塊em235cn 1塊，模擬量輸出模塊em232cn 3塊。

　　4.6 軟件控制界面

　　通過高壓變頻器的主界面可以完成變頻器的功能設定、參數設定、實時波形顯示、運行記錄打印、故障查詢。在主控界面可以對變頻器直接進行啟動、設定運行頻率、加速、減速、停機、急停和復位等操作。在界面上還顯示運行頻率、電機速度、輸入電流、輸出電流、輸入電壓、輸出電壓等參數。

　　4.7 高壓變頻調速系統控制方式

　　（1）本機控制

　　如將高壓變頻器柜上的選擇開關處于本控位置，這時只能由變頻器操作，在操作面板上按啟動按鈕，直接給定頻率。

　　（2）遠程控制

　　如將高壓變頻器柜上的選擇開關處于遠控位置，則在上位機上給出啟動信號，并設定給定頻率。

　　5 技術改造后的技術與經濟效益分析

　　5.1 技術效能

　　（1）使用變頻器控制后能做到無沖擊平滑啟動（軟啟動），啟動電流小，避免了啟動沖擊造成的機械損傷和啟動電流大、時間長造成的電器發熱。

　　（2）風量控制由電機轉速控制，實現不同工況下的風量調節，易實現計算機閉環自動調節控制，避免了電機、排煙機在風量小時仍在額定轉速下工作。使設備在較小的電流、較低的轉速下工作，提高了設備的使用壽命，降低了故障率，同時提高系統效率。

　　（3）風機是典型的二次方律負載，負載功率（p）與轉速（n）的三次方成正比：p=kp×n3，只要電機的轉速（n）降一點，負載功率（p）就降很多，節電效果十分明顯，排煙機常在40～47hz的頻率下工作，改后比改前節電17%左右。

　　（4）改造前因故障停機引起的直接經濟損失每臺窯高達2.4萬元/h左右，自從改用變頻器控制以來電氣、機械故障明顯減少。

　　5.2 技術改造前后綜合對比

　　技術改造前后綜合對比如表3和表4所示。

　　5.3 風機高壓變頻調速系統應用情況

　　改造前，燒成窯的排煙風機平時開度處于50～80%，風機的節流損失很大，變頻改造后，初步統計，節電率達到17%，變頻改造后，風機啟動平穩，運行中震動減小，軸承溫度下降，對減少風機葉輪的積灰，延長清灰周期，提高設備的運行壽命等都起到一定作用。

　　5.4 經濟效益分析：

　　2（臺）×（6kv×35a－5kv×20a）×0.86（功率因數）×365（d）×24（h）×0.9（運轉率）×0.38（元/kwmiddot;h）＝98.2萬元/年可見，節電效益明顯。

　　6 結束語

　　此項目于2007年立項，08年6月在3#窯5#、6#排煙風機改造成功，投入工業性試運行。至今，該廠已共技改或新裝了23臺（套）高壓交流變頻調速裝置，應用在大型風機、泵類負載的高壓電機傳動控制中，運轉情況良好，各項技術性能均達到預期要求，并且都具有較完美的節能降耗效果，應用相當成功。在工業企業，對于許多高壓大功率的設備推廣和應用高壓變頻技術，不僅可以取得相當的節能效果和優化自動化控制水平，是企業節能降耗的一個技術措施，而且也是得到國家產業政策支持的，代表了今后工業行業電氣裝備節能技改的一個方向。