變頻技術(shù)在電廠高壓設(shè)備中的應(yīng)用

摘 要：本文著重介紹了高壓變頻調(diào)速技能的生長動態(tài)和幾種實現(xiàn)方案的技能特點比較研究，并針對發(fā)電廠現(xiàn)有風(fēng)機-水泵的運行特點，提倡使用多電平變頻調(diào)速方法，從基礎(chǔ)上管理高壓變頻器的可靠性問題。介紹了兩例以多電平方法實現(xiàn)的高壓變頻調(diào)速裝置在發(fā)電廠中的實際應(yīng)用，表示在綜合指標(biāo)精良的前提下，節(jié)能效果非常顯著。

關(guān)鍵詞：高壓變頻技術(shù) 調(diào)速 電廠 節(jié)能

中圖分類號：TM621 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（c）-0137-01

變頻調(diào)速技術(shù)及裝置在我國有著突飛猛進的生長，由于變頻調(diào)速在頻帶領(lǐng)域、動態(tài)相應(yīng)、低頻轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)差賠償、功率因數(shù)、效率等方面是過去的交換調(diào)速方法無法比擬的，因此在眾多行業(yè)有了遍及的應(yīng)用，并且在節(jié)省能源、改造工藝、提高生產(chǎn)效率等方面發(fā)揮了巨大作用，取得了巨大經(jīng)濟效益。

當(dāng)前，變頻調(diào)速技能在高壓大容量的傳動中所應(yīng)用有兩個重要難題：一個是我國的高壓大容量的變頻調(diào)速技能的成本高、難度大、含量也高，但通常風(fēng)機水泵等節(jié)能調(diào)速的裝置要求高回報低投入，從而導(dǎo)致了經(jīng)濟的難題；二是我國的發(fā)電廠中的大功率的電動機供電的電壓高，然而變頻器的開關(guān)器件耐壓水平比較低，造成電壓搭配上難題。這兩個方面攔阻了高壓大容量的變頻調(diào)速技能的推廣應(yīng)用，因此怎樣管理高壓供電和用高技能生產(chǎn)出低成本的變頻器是當(dāng)前相關(guān)行業(yè)的競爭熱點。

1 幾種高壓變頻器的種類

1.1 高一低一高式高壓變頻調(diào)速體系

這種方案的結(jié)構(gòu)是由于受功率元件耐壓級數(shù)的限定而推出的。電流型變頻器是構(gòu)成這種高壓變頻調(diào)速體系的重要元素之一，但是，這種電流型變頻器在使用中存在一些問題和缺點，它所構(gòu)成的高—低—高式高壓變頻調(diào)速體系逐漸落伍，并產(chǎn)生了一些不安全因素，帶來了安全隱患。為管理這一問題，根據(jù)國家經(jīng)貿(mào)委下達的高壓變頻調(diào)速技能創(chuàng)新項目，開發(fā)成了使用電壓型變頻器構(gòu)成的高—低—高式高壓變頻調(diào)速體系。它具有如下優(yōu)點：（1）它不受電機電壓的限定，使用靈活。（2）具有較高的可靠性。（3）投資較少，成本低。（4）原有的老電機不需調(diào)換，避免不必要的浪費。經(jīng)過一段時間的檢驗，本體系至今運行非常可靠，正常，而且操作方便、性能精良、節(jié)能效果顯著，這也是國內(nèi)第一臺接納電壓型變頻器構(gòu)成的高—低—高式高壓變頻的調(diào)速體系，它曾被國家經(jīng)貿(mào)委向?qū)ёu為是經(jīng)濟實用、運行可靠的高壓變頻的調(diào)速體系。

1.2 高一高式高壓變頻器

這種高—高式的高壓變頻器是高壓電源經(jīng)高壓開關(guān)柜送至輸入變壓器，該變壓器可以起降壓作用，也可以起斷絕作用。再經(jīng)變頻器變頻變壓后，直接供電給高壓電動機的定子。這種高壓變頻調(diào)速體系主要有以下四種。

（1）多電平式（常用的有四電平）（IGBT）。

這種高壓變頻器的代表應(yīng)是AISTOM公司生產(chǎn)的AISPAVDM6000系列高壓變頻器，這種高壓變頻器技能先進。其輸出波形非?？拷谡也?，可實用于平常感觸電機和同步電機調(diào)速，而無需減少容量；沒有dv/dt對電機絕緣等的粉碎，電機沒有分外的溫升，是一種技能先進的直接高壓變頻器。而且這種結(jié)構(gòu)可使體系大量使用直流母線方案，為了達成今多臺高壓變頻器內(nèi)部的能量相互交換；體系構(gòu)也很易于維護、簡單、可靠。

（2）功率元件（SCR、GTO、SGCT）串聯(lián)式。

使用SCR串聯(lián)式，如俄羅斯的電力科學(xué)研究院研制3TBA系列，愛色尼亞ESTEL公司生產(chǎn)的ATVE系列的高壓變頻器，烏克蘭也生產(chǎn)這種變頻器，這是最早提供市場的直接高壓變頻器。美國ROCKWELL自動化AB公司接納GTO或SGCT串聯(lián)作為逆變器功率元件，并接納PWM控制技能，使這種直接高壓變頻器有了很大改造和生長，比如Bulletin1557系列（GTO串聯(lián)）和改造型產(chǎn)品PowerFlexTM7000系列（SGCT串聯(lián)）的高壓變頻器即是這種高壓變頻器的代表。其技能先進，在發(fā)電廠己有應(yīng)用。

（3）單相逆變器串聯(lián)式。

這種類型的高壓變頻器同樣屬于高壓變頻器的一種范例，也可以稱之為“多電平高壓變頻器”。該高壓變頻器最早是被美國的ROBICON公司提出的，隨后意大利的ANSALDO公司、日本的日立公司也開展出了這種類型的高壓變頻器，二種高壓變頻器的電路結(jié)構(gòu)幾乎一樣。在我國也已經(jīng)有了一些公司開發(fā)研究出了這種電路結(jié)構(gòu)的高壓變頻器，比如先行新機電公司、利德華福公司、北京金自天正智能控制股份有限公司、東方凱奇公司等。

（4）中點箝位式（三電平式）（GTO、IGBT）。

這是近幾年生長起來的一種直接高壓變頻器情勢，如SIEMENS公司的使用IGBT功率元件的SIMOVERT MV系列的三電平高壓變頻器，ABB公司使用IGCT功率元件的ACSl000系列的三電平高壓變頻器，GE公司接納GTO和IGBT功率元件的三電平高壓變頻器等。但到現(xiàn)在，它們都只能生產(chǎn)4 160 V以下的高壓變頻器，而6000 V以上的高壓變頻器仍需如高—低—高式那樣使用升壓變壓器升壓。

2 結(jié)語

（1）使用變頻調(diào)速后，電機可以軟起動，起動電壓降淘汰，大幅度減弱了對電網(wǎng)的打擊。

（2）電廠體系運行時，泵/風(fēng)機使用變頻變流量體系方案，節(jié)省能源，確切可行，效果顯著，尤其是實用于負荷相差較大的體系。

（3）使用變頻調(diào)速裝置時，需明白全部風(fēng)機應(yīng)同時到場變頻調(diào)理，并對有關(guān)資料舉行闡發(fā)核對，確保電網(wǎng)的有效可靠。

（4）使用變頻調(diào)速技能后，由于電機、風(fēng)機的轉(zhuǎn)速大幅減少，減弱了機器摩擦，延伸了設(shè)置裝備部署的使用壽命，減少了設(shè)置裝備部署的維修費，同時也減弱了風(fēng)機的噪音。

參考文獻

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