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安邦信高压变频器在电厂送风机上的应用
录入时间:2008-6-16 14:43:52 点击数:2677


引言 
  
电力电子技术、计算机技术、自动控制技术 发展,电气传动技术正经历着比较大 革新。工业生产领域大量使用 高压感应异步电动机,已经由传统 改变其它机械环节 控制方法,改造为直接改变供给 交流电源 频率和幅值 变压变频控制方法,进行速度调节和位移控制, 可以提高生产工艺,降低能源消耗。特别是 当今面临能源危机 条件下,节能降耗 有近期 直接经济效益,更有长远 社会效益。

   
采用新型高压大功率电力电子器件构造 直接“高-高”式变频器,具有结构简单,工作可靠 特点,有很好 调速和起动与制动性能。 采用不控整流和全控器件进行开关调制,具有输入侧高功率因数、整装置优良 控制性能和高 运行效率。特别是 改变送给电动机 电流 频率, 很宽 转速范围内进行高效率 转速调节,可以取 很好 节电效果, 风机和水泵 节能改造上已经 到广泛证实。
高压变频器 系统组成和原理
    AMB-HVI
高压变频器具有运行稳定、调速范围广、输出正弦波形好、输入功率因数高、效率高等特点,对电网谐波污染小,总体谐波畸变THD小于4%,直接满足IEEE519-1992 谐波抑制标准,功率因数高,不必采用功率因数补偿装置,输出波形好,不存 谐波引起 电机附加发热和转矩脉动、噪音、输出dv/dt、共模电压等问题,不必加输出滤波器,就可以使用普通 异步电机。

2.1
功率单元
      AMB-HVI
系列高压变频器6KV系列每相由六个 功率单元串联而成,10KV系列每相由九个 功率单元串联而成,各功率单元具有完全相同 结构。每个功率单元为三相输入,单相输出 交直交PWM电压源型逆变器结构,同时还包括驱动、保护、监测、通讯等组件组成 控制电路,其结构如图2所示。 控制IGBT 工作状态,输出PWM电压波形。每个功率单元额定输出电压为580V,串联后输出相电压3480V,线电压达到6kV或`10KV 

      AMB-HVI
系列高压变频器输出采用多电平PWM技术,同一相 功率单元输出相同幅值和相位 基波电压,但各载波之间互相错开一定电角度,实现多电平PWM,使 输出电压非常接近正弦波。输出电压 每个电平台阶 单元直流母线电压大小, dv/dt很小,功率单元采用较低 开关频率,以降低开关损耗,但输出波形 等效开关频率可以达到单元开关频率 6倍,且输出电平数增加,输出相电压为13电平,电平数和等效开关频率 增加有利于改善输出波形,降低输出谐波. 

2.2IGBT
驱动原理
IGBT
驱动原理
     AMB-HVI
变频器 功率单元中,使用高性能、智能化 专用IGBT驱动模块对主控系统输出 PWM控制信号进行隔离、缓冲处理后,使弱电信号(TTL电平)能够驱动高压回路中 大功率IGBT器件,输出我们需要 SPWM电压。
驱动模块辅助功能还包括:对IGBT进行短路、过流、欠压、过热监测和保护。当负载或功率单元一旦出现短路、过流、欠压等方面故障,驱动模块将故障信号上传到主控系统,主控系统 微处理器将 故障类型进行辨别处理后,发出命令使驱动模块停止工作,禁止该功率单元 输出。与此同时主机中故障处理控制逻辑还会 故障类型进行更进一步判断,以决定系统是否发生真正 故障, 系统采取报警停机或继续运行,以保护变频器与配电系统 安全,不至于造成更大 故障和更大 经济损失。

2.3
输入变压器
      AMB-HVI
系列高压变频器 输入侧变压器采用移相式变压器,其电气原理图如图4所示。变压器原边绕组为6kV,副边共十八个绕组分为三相。每个绕组为延边三角形接法,分别有±5o、±15o、±25o移相角度,每个绕组接一个功率单元,这种移相接法可以有效 消除35次以下 谐波。 ,采用移相变压器进行隔离降压,使 输入侧功率因数 0.96以上,不会对电网造成超过国家标准 谐波干扰。

改造方案
    
考虑到变频器退出运行后, 不影响生产,确保系统正常工作,配置工频旁路,当变频器出现故障时,将电机投切到工频下运行。整个系统由1台高压变频柜、1台控制柜、1台变压器柜、一台旁路柜、一台电机及一台送风机组成。 
      
3个高压隔离开关, 确保不向变频器输出端反送电,K1K3采用一个双投隔离开关,实现自然机械互锁,并采用S7-200PLC控制系统实现电气连锁,避免系统误操作。当K2K3闭合,K1断开时,电机运行 变频状态;当K2K3断开,K1闭合时,电机工频运行,此时高压变频器从高压中隔离出来,便于检修、维护和调试。
变频改造以前,#1炉两台送风机均采用调节风板开度 方式控制锅炉进风量, 其电机裕量较大, 电能 浪费特别严重,同时 频繁 对风板进行操作,导致风板 可靠性下降,影响机组 稳定运行。且电机工频起动特别困难,起动电流大,对电网冲击较大,并造成电机笼条松动、有开焊断条 危险。一般起动后不允许停机。
进行变频改造后,送风机 风板开度保持全开,基本不需要改变, 实际所需 风压,由DCS系统 PID调节计算,输出420mA模拟电流信号发给变频器, 调节变频器 输出频率改变电机 转速,达到调节送风量 ,满足运行工况 要求。
同时,进行变频改造后电机 启动和调节过程中,转速平稳变化,电流没有任何冲击,解决了电机启动时 大电流冲击问题,消 大启动电流对电机、传动系统和主机 冲击应力,大大降低日常 维护保养费用。

节能效果
    
大唐洛阳双源热电有限公司#1炉送风机 变频改造后提高了运行 自动化程度,降低了大量电能损耗,较大程度 降低了运行成本,取 了较好 经济效益和社会效益,具体节能分析如表1所示。
结论
送风机 变频改造后,节约了大量 电能,改善了工艺过程,电机实现了软启动,延长设备 使用寿命,减少维修量;电机 振动情况 到了改善,取 了预期 效果。
中高压变频调速系统是实施有效节能 重要装备,是国家当前社会经济发展 急需, 加快建设节约型社会 历史进程中,我们必将迎来一个高压变频调速技术发展和推广应用 时代

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