淺談高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)特點與應用

劉巍

【摘要】本文以對某鋼鐵企業(yè)2×360m2燒結(jié)機主抽風機電機高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試為例，闡述了高壓變頻速系統(tǒng)的分類、特點和應用。

【關(guān)鍵詞】高壓變頻；異步電機；燒結(jié)機

On the VFD Features and Applications

Liu Wei

Shenyang Blower Works Group Automatic Control System Engineering Co.， Ltd.， Liaoning Shenyang 110000，

Abstract： In this paper， an iron and steel enterprises to 2×360m2 sintering machine main exhaust fan motor VFD debugging， for example， describes the classification of high voltage variable frequency speed systems， and applications.

Keywords： High frequency； induction motor； sintering machine

1.前言

最近些年我們國家的GDP持續(xù)的增加，隨之而來的是大量的能源耗費，能源耗費已經(jīng)成為制約我們國家經(jīng)濟快速發(fā)展的一大阻礙。在這樣的背景，我們國家投入了大量的資金支持低能耗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我將在本文中介紹的高壓變頻調(diào)速技術(shù)，就是該領(lǐng)域的節(jié)能降耗技術(shù)。此項技術(shù)在很多的方面超出現(xiàn)有的交流調(diào)速模式很多，例如，工作效率和功率因素，低頻轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)差補償，頻率范圍和動態(tài)響應等方面都有著很多的優(yōu)勢。日后將會在更為廣泛的行業(yè)里大量的使用。它的使用將帶來諸多的優(yōu)點，例如工藝匯得到改善，機械設(shè)備的工作壽命會變長等。將在業(yè)界被廣大的用戶所認同。

2.變頻調(diào)速系統(tǒng)的分類及特點

2.1高—低—高式變頻調(diào)速系統(tǒng)

高—低—高式變頻器是將供電電壓50HZ，6kV或10kV通過10（6）kV/380V降壓變壓器經(jīng)低壓變頻器變頻，再用380V/10（6）kV升壓變壓器升壓后驅(qū)動電動機。這種變頻技術(shù)風險系數(shù)低，相對資金投入少方便可靠，不足的是相對的工作效率不高變壓器的能耗會加大。

2.2高—低式多級串聯(lián)型變頻器

采用多級低壓變頻單元串聯(lián)構(gòu)成高壓變頻器，輸入變壓器為多繞組變壓器，功率單元為獨立的IGBT H橋智能模塊，進行多個串聯(lián)；通過輸入變壓器各二次繞組相位差，實現(xiàn)系統(tǒng)的多重化。通過波形連續(xù)疊加法，對6kV系統(tǒng)，輸入變壓器二次的18個獨立繞組對應18個功率單元獨立工作，進行PWM控制，實現(xiàn)堆壓成6kV輸出，使輸出波形正弦化，實現(xiàn)系統(tǒng)的無諧波化。

3.系統(tǒng)原理

3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

控制器和移相變壓器和功率單元構(gòu)成了高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)。由10kV電源供電，有24個功率單元，每8個功率單元串聯(lián)構(gòu)成一組。

3.2功率單元結(jié)構(gòu)

功率的單元的構(gòu)成模式是一樣的，可以交換單相逆變電路。整流側(cè)為二極管三相全橋，通過對IGBT逆變橋進行正弦PWM控制可以得到交變的方波。

3.3輸入側(cè)結(jié)構(gòu)

輸入側(cè)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，對于10KV電壓等級的變頻器，構(gòu)成48脈沖整流方式，網(wǎng)側(cè)對的電流波形會被這種多級移相疊加的整流方式大大改善，使其負載下的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近1。

3.4輸出側(cè)結(jié)構(gòu)

輸出側(cè)由每個單元的U、V輸出端子相互串接而成星型接法給電機供電，通過對每個單元的PWM波形進行重組，可得到階梯形的PWM波形。這種波形能夠最大限度的保持電纜絕緣層的完好程度。在沒有濾波器的情況下，波形正弦度好能輸出長距離的電纜。無需改裝直接用原有電機即可不需降額；同時，電機的諧波損耗、機械振動、軸承和葉片的機械應力都會減少。

在單元出現(xiàn)問題的情況下，能夠?qū)⑦@個單元進行移除。不影響其他單元的正常工作。為了了避免停機造成的損失，一般變頻器可持續(xù)降額運行。

4.常見問題的處理

4.1單元過電壓

需要判斷進入端的高壓電源正向波動數(shù)值的大小是否已經(jīng)超出了警戒的范圍。如果是減速時過電壓，要酌情加大該系統(tǒng)的減速時間設(shè)定值。

4.2單元欠電壓

檢查輸入的高壓電源負向波動是否超過允許值。檢查以下幾個方面是否正常，高壓開關(guān)、接線螺絲、整流變壓器副邊、單元三相進線和功率單元三相進線熔斷器。

4.3單元過電流

判斷功率單元輸出端子有沒有短路的情況發(fā)生和電機絕緣材料的完整程度。檢查是否是因為超載運行導致的故障。如果是啟動時過電流，應適當增大變頻調(diào)速系統(tǒng)的加速時間設(shè)定值。

4.4單元過熱

環(huán)境溫度的過高、風機的不正常工作、進出風口不暢通、設(shè)備長期超負荷運行這些都能導致單元過熱，這些都需要需要一一排查。除此以外還有檢查繼電器的工作狀態(tài)。

4.5單元缺相

排查開關(guān)是否跳閘。變壓器副邊有無短路的情況發(fā)生。地線螺絲的牢固程度。檢查功率單元三相進線是否松動，功率單元三相進線熔斷器是否完好。

4.6單元光纖通訊故障

查看單元電源開關(guān)是否出現(xiàn)故障，正常工作狀態(tài)的L1指示燈為綠色。檢查連接單元和控制器的連接開關(guān)是否牢靠，查看光纖的完整程度。

4.7控制器不就緒

控制器自檢不能通過時報告該故障，需要再次設(shè)定變頻調(diào)速器的參數(shù)，并且在一次的重啟系統(tǒng)；故障還存在的話，排查電路之間的連接，或者更替單片機控制板。

4.8變壓器過熱

當整流變壓器過熱應時，檢查機械是否存在超載運行，另外馬上查看變壓器副邊接線絕緣組織有無出現(xiàn)破損情況。排查線路是否存在發(fā)生短路的可能，環(huán)境溫度超沒超出正常溫度，風機工作狀態(tài)是否正常，并且保證風路的暢通。溫度控制器的警戒參數(shù)是否設(shè)置在合理的范圍內(nèi)。并保證設(shè)置的參數(shù)沒有被非法的篡改。

5.結(jié)束語

本文主要講述了高頻變壓調(diào)速系統(tǒng)的特點和技術(shù)應用，并且以燒結(jié)機兩臺主抽風機電動機系統(tǒng)例舉進行討論，相關(guān)的介紹普通的故障的處理和解決方式。此項技術(shù)有著高壓大容量、應用廣泛、維護成本低、工作效率高、節(jié)能效果滿意等優(yōu)點。這項技術(shù)的應用將會越來越廣泛。身為這種技術(shù)的工作人員，在專研理論知識的同時，要緊跟著實踐進行總結(jié)。用科學的方法進行處理問題和分析問題。它是我們調(diào)試人員理論知識的體現(xiàn)，更是我們實際動手能力和解決問題能力的客觀反映。

參考文獻

[1]徐甫萍.《高壓變頻調(diào)速技術(shù)應用實踐》.中國電力出版社

[2]李練兵，岳大為，申莉莉.《變頻器應用實踐》.化學工業(yè)出版社