1 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。 2 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。 3 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。 有3个高压隔离开关， 确保不向变频器输出端反送电，K1与K3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K2、K3闭合，K1断开时，电机运行 变频状态；当K2、K3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4～20mA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 目 ，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。 4 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。 5 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
