高压绿色变频器的优点及应用分析

科技专论317高压绿色变频器的优点及应用分析【摘要】由于高压绿色变频器具有谐波污染小、功率因数高、可靠性高、维修方便等优点，近年来，在大型风机、水泵、压缩机等机械设备中的应用越来越广泛。本文结合本人在电气维护工作中的一些经验，首先简要介绍了高压绿色变频器的工作原理，其次介绍了高压绿色变频器的优点，最后以一个简单的应用实例展开说明高压绿色变频器的简单应用。【关键词】高压绿色变频器；变频调速；节能高效前言近年来，节能环保问题已经成为各行各业关注的重大问题，绿色经济、节能经济悄然升起，20世纪末，国内一些公司纷纷展开了高压变频器技术的研究与应用工作，并取得了喜人的业绩，如：具有优良性价比的交-直-交电压源型高压变频器在发电厂和热电厂里被大量使用。在大型机械机电行业，出现了高压绿色变频器，并且应用的越来越多，在实际应用过程中也给企业带来了很大的经济效益，给环境带来了更小的压力。变频调速是目前世界公认的最理想的节电调速技术，更重要的是，高压绿色变频器能够减少对弱电系统的干扰，保证电网长时间的正常运行。1、高压绿色变频器的工作原理高压绿色变频器是一种高效节能变频器，即人们通常所认为的多重化变频器、单元串联多电平PWM电压源型变频器。高压绿色变频器是由本身具有低压PWM变频功率特点的多个单元串联而成，以达到多重化输入电压的目的。下面以美国某公司生产的绿色变频器为例简要阐述其原理，绿色变频器采取6kv的拓扑结构，三相高压电分为15个独立的功率单元，分别由输入隔离变压器的15个二次绕组供电。15个二次绕组分成5组，每组之间存在12°相位差。功率单元为一三相输入、单相输出的PWM型变频器，由二极管组成三相桥式整流电路，整流后由4只低压IGBT逆变成单相交流输出。2、高压绿色变频器的优点高压绿色变频器在应用过程中，比普通高压变频器显示出了很多优势，如：具有节能作用、性能稳定、实现无级调速等。此外，还有以下优点。2.1高压绿色变频器具有功率因数高、谐波污染小的优点高压绿色变频器由于是在叠加相互串联多个低压变频功率的过程中，实现了电压输入的多重化，因此，对电网产生的谐波污染非常小。当输入脉冲为30时，其实29次以下的谐波在理论上是都可以被抵消掉的，电压总畸变率仅为1.2%，而电流的总畸变率更小，不需要功率因数补偿。如表1为多重化变频器与电流型变频器谐波比较。表1变频模式电流总畸变率%电压畸变率%高压绿色变压器0.61.06脉冲电流型变频器20812脉冲电流型变频器85.52.2高压绿色变频器的效率高、损耗小高压绿色变频器谐波分量相对非常小，功率因数补偿可以看作为零，谐波引起的损耗很小，根据统计，高压绿色变频器与CSI-PWM变频器效率相比较，如表2。IGBT驱动功率很小，峰值功率为5W左右，平均功率不到1W，变频部分效率高达98%以上，整个变频系统的效率高达96%以上。表2速度高压绿色变频器普通变频器变频效率差别电机效率差别总效率差别6094.6885.49.540.511.58095.8589.35.210.56.439096.7892.43.870.55.2010096.9893.13.010.53.462.3高压绿色变频器易于维修维护高压绿色变频器技术在使用过程中日益成熟，它具有简单的驱动电路，模块化之间可以互换，使用常规低压IGBT的每个功率单元经过I/O端可以与子系统相互联系，维修维护十分简便，滤波电容可以承受电源电压下降-30%和电源丧失5个周期，性能十分稳定，当整机发生故障时，可在毫秒级的时间内，由变频状态转入工频状态，不会因变频器故障造成电机停机，设备自身有自检功能，便于维修操作。如我国先行HAF高压变频器，设计有热备份、热插拔和主回路直合功能。当某个模块出现故障时，能自动将故障单元切换旁路，使热备份投入。3、高压绿色变频器的具体应用目前，高压绿色变频器已广泛应用于钢铁、冶金生产、石油化工等行业，为锅炉鼓风机、压缩机、油泵等设备提供了稳定的高可靠性的变频调速解决方案，而且现场运行节能效果非常显著，下面介绍一个简单的应用实例。河北钢铁邯钢某厂于20110年配备了两台心式吸风机，额定风量38万m3/h，全压为3973Pa，配用JSQ-156-6型电动机，额定功率700kw，额定电压6kv。2012年引进了美国罗宾康公司生产的两台750kw高压绿色变频器后，效果非常明显，与以往的入口导流器调节比较，性能更加稳固，仪器使用稳定性更好，节能效果显著，每月节约用电28kw·h，为公司可节约上百万成本投入。目前，河北钢铁邯钢某厂应用最多的是10kv、400kwHVF高压绿色变频器。应用以后，启动电流以由100A下降到12A，运行频率35-40Hz，平均节电40%。结束语高压绿色变频器在我国的应用虽然处于起步阶段，但是由于它比普通变频器具有众多的优点，