高压变频器范文
时间：2023-03-15 06:13:42
导语：如何才能写好一篇高压变频器，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
正常情况下，直流母线电压为三相交流输入线电压的峰值。以AC700V输入电压等级的功率单元为例计算，直流母线电压1.414x700=989V。在过电压发生时，直流母线的储能电容电压将上升，当电压上升至一定的值时〔通常为正常值的10%？20%），高压变频器过电压保护动作。因此，对于变频器来说，有一个正常的工作电压范围，当电压超过这个范围时很可能损坏功率单元。
1．过电压故障的危害
高压变频器过电压主要是指其中间直流回路过电压，中间直流回路过电压的主要危害表现在以下几方面。
1．1对功率单元直流回路电解电容器的寿命有直接影响，严重时会引起电容器爆裂。因而高压变频器厂家一般将中间直流回路过电压值限定在一定范围内，一旦其电压超过限定值，变频器将按限定要求跳闸保护。
1．2对功率器件如整流桥、IGBT、 SCR的寿命有直接影响，直流母线电压过高，功率器件的安全裕量减少。例如对AC700V输入电压等级的功率单元来说，其功率器件的额定耐压一般选定在DV1700V左右，考虑器件处在开关状态时dv∕dt比较大，因此在直流母线电压过高时再叠加功率器件开关过程中产生的过电压，很有可能超过器件的额定耐压而造成器件击穿损坏。
1．3对功率单元的控制板造成损坏。一般功率单元中控制板上的。DC∕DC变换器需从直流母线取电，DC∕DC变换器的输入电压也有一定的范围，直流母线电压过高， 则变换器中开关管如MOSFET也会击穿。
2．引起过电压故障的原因
一般能引起中间直流回路真正过电压的原因主要来自以下两个方面。
2．1来自电源输入侧的过电压
正常情况下电网电压的波动在额定电压的–10%？+10%以内，但是，在特殊情况下，电源电压正向波动可能过大。由于直流母线电压随着电源电压上升，所以当电压上升到保护值时，变频器会因过电压保护而跳闸。
2．2来自负载侧的过电压
由于某种原因使电动机处于再生发电状态时，即电动机处于实际转速比变频频率决定的同步转速高的状态时，负载的传动系统中所储存的机械能经电动机转换成电能，通过各个功率单元逆变桥中的四个IGBT中的续流二极管回馈到功率单元的直流母线回路中。此时的逆变桥处于整流状态，如果功率单元中没有采取消耗这些能量的措施，这些能量将会导致中间直流回路的电解电容器的电压上升，达到保护值即会报出过电压故障而跳闸。
3．避免过电压故障的方法
根据以上针对高压变频器过电压带来的危害及几种可能的产生原因的分析，可以从以下四个方面来尽最大可能避免过电压故障的产生：一是避免电网过电压进入到变频器输入侧；二是避免或减少多余能量向中间直流回路馈送，使其过电压的程度限定在允许的限值之内；三是提高过电压检测回路的抗干扰性；四是中间直流回路多余能量应及时处理。下面介绍主要的处理方式。
3．1在电源榆入侧增加吸收装置，减少变频器榆入側过电压因素
对于电源输入侧有冲击过电压、雷电引起的过电压、补偿电容在合闸或断开时形成的过电压可能发生的情况下，可以采用在输入侧并联浪涌吸收装置或串联电抗器等方法加以解决。
3．2从变频器已设定的参数中寻找解决办法
在变频器中可设定的参数主要有两个：减速时间参数和变频器减速过电压自处理功能。在工艺流程中如不限定负载减速时间时，变频器减速时间参数的设定不要太短，而使得负载动能逐渐释放；该参数的设定要以不引起中间回路过电压为限，特别要注意负载惯性较大时该参数的设定。如果工艺流程对负载减速时间有限制，而在限定时间内变频器出现过电压跳闸现象，就要设定变频器失速自整定功能或先设定变频器不过电压情况下可减至的频率值，暂缓后再设定下一阶段变压器不过电压情况下可减至的频率值，即采用分段减速方式。
3．3采用在中间直流回路上增加适当电容的方法
中间直流回路电容对其电压稳定、提高回路承受过电压的能力起着非常重要的作用。适当增大回路的电容量或及时更换运行时间过长且容量下降的电容器#解决变频器过电压的有效方法。这里还包括在设计阶段选用较大容量的变频器的方法，是以增大变频器容量的方法来换取过电压保护能力的提高。
3．4在条件允许的情况下适当降低功率单元输入电压
目前变频器功率单元整流侧采用的是不可控整流桥，电源电压高，中间直流回〖路电压也高，有些用户处电网电压长期处于最大正向波动值附近。电网电压越高则变频器中间直流回路电压也越高，对变频器承受过电压能力影响很大。可以在高压变频器内配置的移相整流变压器高压侧预留﹢5%、 0分接头，一般出厂时移相变压器输入侧都默认接在0分接头处。在电压偏高时，可以将输入侧改接在﹢5%分接头上，这样可适当降低功率单元输入侧的电压，达到相对提高变频器过电压保护能力的目的。
3．5增强过电压检测电路的可靠性和抗干扰性
前面提到过电压检测电路分为高压采样部分和低压隔离比较部分，因此提高整个电路的可靠性和抗干扰性要从以下两方面入手。
3．5．1中间直流母线到电路板上的两根连接导线要采用双绞线，并且线长应尽量短，电路板检测回路的入口处要增加滤波电容；降压电阻应选用功率裕性好、温漂小的电阻。
3．5．2低压部分要采用工业等级的基准源，采用高共模抑制比的光耦参数以提高光耦一、二次侧的抗干扰能力。
3．6在输入側增加逆变电路的方法
处理变频器中间直流回路能量最好的方法就是在输入侧增加可控整流电路，可以将多余的能量回馈给电网。但可控整流桥价格昂贵，技术复杂，不是较经济的方法。这样在实际中就限制了它的应用，只有在较高级的场合才使用。
3．7采用增加泄放电阻的方法
篇2
关键词 高压变频器；原理；应用
中图分类号：TN773 文献标识码：A 文章编号：1671―7597（2013）031-113-01
现代工业领域中，拥有大量的大功率风机、泵类设备，例如高炉鼓风机、炼钢制氧机、除尘风机、石化生产的压缩机，还有电力工业的给水泵、引风机，矿山的排水泵、排风扇以及城市供水泵等、这些设备的驱动电动机都是400 kW-40000 kW、3 kV-10kV的大功率高压交流电动机，如果不用调速装置，将使电能造成很大的浪费。轧钢机、电力机车等也常用大功率高压电动机驱动或牵引，也需要调速装置来进行精确控制。据统计，高压电动机用电量占总的电动机用电量的2/3以上。因此，在工作实践中不断加强对高压变频器的原理及应用的分析是十分必要的。
1 高压变频器的原理及分类
1.1 原理分析
所谓高压变频器，一般情况下是指电压高于AC380V的变频器，常见的有0.69 kV、2.3 kV、3kV、6kV和10kV电压等级。由于和电网电压相比，只能算作中压，因此在国外通常也称这类变频器为中压变频器（MidiumVoltage）。高压变频器和低压变频器实质上区别不大，在变频原理、机械特性与负载特性、控制技术、对周边电气设备的影响等方面基本上是相同的。只是由于开关器件的耐压、造价和谐波对周边设备影响较大等原因，开发了新的高压变频器主电路拓扑结构。此外因负载对动稳态的要求较高，故对PWM控制方法及控制技术等方面也有许多新的开发。
1.2 高压变频器的分类
高压变频器按结构特点可分为两类结构方式：第一类为高一低一高式高压变频器，由降压变压器将电网高压降为市用低压（如400 V），接人一般低压变频器变频，再经升压变压器升为高压，驱动高压电动机，包含了高、低、高三个环节，故称为高一低一高式高压变频器；第二类为高一高式高压变频器，变频器直接接到电网高压，变频后直接接到高压电动机，只有高、高两个环节，没有低压环节，故称为高一高式高压变频器。这类变频器又分开关器件串联式、钳位式和功率单元串联式三种高压变频器。所谓开关器件串联是指一般两电平变频器每个桥臂用两个或两个以上开关器件串联，以适应承受高压的需要。高压变频器按输出电平可分为两电平和多电平两类，两电平变频器输出只有两个电平，包括高一低一高式、开关器件串联式高压变频器；多电平变频器是指输出多于两电平的变频器，包括钳位式变频器和功率单元串联式变频器，其中三电平钳位式变频器应用最广。
2 电厂应用高压变频器的问题与对策
2.1 选择合适的高压变频器类型
在电厂实际生产中，特别是100 MW以上的机组，生产辅机中高压电机占主要地位，这部分的负载用电占厂自用电的比例很大，因此，使用高压变频技术进行节能改造大有潜力。火电厂可以使用高压变频器的负载很多，主要有锅炉引风机、鼓风机、给水泵、循环水泵、灰浆泵以及给料系统等。目前，结合电厂负荷实际情况做好选型工作是使用高压变频技术最重要的一步。工程实践中，通常选用高―低―高型变频器以及直接高压型变频器中的三电平方案和单元串联多电平方案。①负载容量小于500 kW这个容量范围的变频器占全厂总负荷比例较小，无论是老设备改造还是新建的项目，当谐波并非主要问题时，完全可以采用6脉冲（或者12脉冲），价格低廉，投资回报快，相比之下如果采用变频器，由于系统结构的原因，单位价格（元/kW）非常高，有些大材小用。当然更为理想的是能够采用扃―中方案，变频器直接驱动690VAC电机，系统效率和应用效果都能处于最佳。②负载容量在500 kW-800 kW之间此段容量的高压变频器既可以采用高―低―高方案，也可以采用直接输出高压方案，这就需要用户对装置性能、谐波影响、装置尺寸、安装场地、投资运算、使用维护等多方面综合进行评估。通常情况下，对于新建项目，采用高―中方案，变频器直接驱动690VAC电机，整个系统的综合性能价格比较高，而对于老设备改造项目，如果原有电机不做改动，那么采用三电平电压源型高压变频器和单元串联多电平型高压变频器比较合适。③负载容量在800 kW以上800 kW以上的高压变频器负荷容量相对较大，对于高―低―高或高―中方案来说，690VAC部分的输出电流比较大，截面积较大的输出电缆不便于铺设和连接，因此适宜选用直接输出高压型方案，建议采用三电平电压源型高压变频器或者单元串联多电平型高压变频器。
2.2 实际应用中的问题与对策
高压变频器是集电力电子技术和控制技术为一体的大型电气设备，实际应用中可能碰到各种具体问题需要采取不同对策，以保证设备长期可靠运行。
1）变频器散热无论是哪种形式的高压变频器，其正常发热量大约为容量的4%-6%。对于安装场所来说，必须做好通风散热，过高的环境温度会使变频器输出功率降低，并加速电子元件的老化，影响变频器使用寿命，因此建议给变频器加装通风散热风道或加装空调。
2）变频电机普通电机通过自有的风扇冷却，但在变频调速过程中其冷却效果随着电机转速降低而下降，对于长期运行在较低频率且需要输出较大转矩的场合，应当考虑采用独立电源供电的变频电机。
3）变压器几乎所有形式的高压变频器都有进线变压器，如果采用干式变压器放置在配电室内，最好能配置柜体，并考虑散热。
4）控制电源某些品牌高压变频器需要低压控制电源，建议对控制电源增设UPS保证可靠供电，防止因控制电源故障导致变频器跳闸。
5）旁路刀闸切换对于重要场合的负载，建议增加工频旁路，可以采用简单可靠的旁路刀闸（3只刀闸）配置成切换柜，3只刀闸间建立相互联锁的关系，当变频器故障跳闸后通过刀闸切换，使工频电网直接驱动电机运行。
参考文献
篇3
关键词：无谐波、拓扑结构、高压变频器、效益
Abstract: with the national energy saving policy advocacy and cement plant competition is becoming increasingly fierce, make cement industry gradually towards conservation-oriented industrial development has been imminent. This article is about the principle and non-harmonic HV frequency converters in the application in the project were discussed.
Key words: no harmonic, topology structure, high voltage inverter, benefit
中图分类号： 文献标识码：A文章编号：
1．概述
长期以来，水泥行业都是国民经济生产中的能源消耗大户，在国家政策大力提倡推行节能的大形势下，提高水泥行业的节约型制造和应用水平，建立节约型水泥工业体系意义逐渐增大。特别是近年来新型干法水泥生产线，规模越来越大，因此节能空间也越来越大。在目前辊式磨系统水泥生产线的工艺设备配置中，高压风机有立磨风机、后排风机、高温风机、窑头余风风机、煤磨风机、水泥磨风机、辊压机循环风机等等，而这些风机所耗电能大约要占总消耗电能的25%~30%。所以风机的电耗直接影响到水泥企业的生产成本，因此能否降低风机的电耗，对提高效益，降低水泥生产成本是至关重要的。通过高压变频器在很多生产线上的应用证明，高压变频器在风机中的应用，不但可以通过变频器控制风机调节风量，而且风机进行变频后，节电率在30%~50%的范围内，节约了大量能源，提高生产效率，使得水泥厂的效益达到了最大化。以下就结合无谐波高压变频器的原理以及在水泥生产线中的应用进行阐述。
关于高压变频器
无谐波高压变频器是采用若干个变频功率单元串联的方式实现直接高压输出。在变频器中，由多个低压单元串联连接，构成驱动系统的高压输出。基于这种拓扑结构，使得无谐波高压变频器具备了在维护、功率品质方面的优点，另外变频器通过快速功率单元旁路，是系统的可靠性大大增加。该变频器具有对电网谐波危害小，输入功率因素高，无需采用输入谐波滤波器和功率因素补偿装置。输出波形质量好，不存在谐波引起的电机附加发热和转矩脉动，噪音，输出dv/dt，共模电压等问题，不必设置输出滤波器就可以用于普通的异步电机。
图1：拓扑结构原理图
从拓扑结构原理图可以看出，它是基于功率单元电压串联结构，A、B、C为功率单元，其结构图中，变频器输入为三相交流电压，可选任何电压等级，星形或三角连接，输出6~7.2kV，可直接接入三相感应电机。
传统的变频器拥有5个独立部件，即输入滤波器、功率因数补偿、隔离变压器、逆变装置和输出滤波器。而无谐波高压变频器完美的输入/输出特性，因此其内部仅需隔离变压器和变频器两个主要部件。与普通采用高压器件直接串联的变频器相比，由于采用整个功率单元串联，器件承受的最高电压为单元内直流母线的电压，可直接使用低压功率器件，器件不必串联，不存在器件串联引起的均压问题。功率单元中采用的低压IGBT功率模块，驱动电路简单，技术成熟可靠。功率单元采用模块化结构，同一变频器内的所有功率单元可以互换，维修业非常方便。由于采用功率单元串联结构，所以可以采取功率单元旁路技术，当功率单元故障时，控制系统可以将故障单元自动旁路，采用中心点漂移技术，变频器仍可降额继续运行，大大提高了系统的可靠性。
无谐波高压变频器的应用
为了充分保证系统的可靠性，为变频器同时加装工频旁路装置，变频器异常时，变频器停止运行，电机可以直接手动切换到工频下运行。工频旁路由三个高压隔离开关组成，这三个高压隔离开关在机械上实现互锁，在变频和工频运行时，分别联锁动作。为了实现变频器故障的保护，变频器用户高压开关进行联锁，一旦变频器故障，变频器跳开高压开关，工频旁路时，变频器允许高压开关合闸，撤消对高压开关的跳闸信号，使电机能正常通过高压开关合闸工频启动。
下面对立磨风机和后排风机的运行数据进行了比较，通过高压变频器在立磨风机的应用，节能效果相当明显，经济效益显著。后排风机风门的开启在70%左右，电机全速运行；立磨风机变速运行，风门全开。因现场工况变化不是很大，变频调速系统经常运行在42Hz左右，与调节档板时的消耗功率大大减少，节电效果与经济效益显著，两者电机的运行数据如下：
立磨风机的节能率为：（832-658）/832=20.9%，该风机年运行时间按280天，每度电按0.5元计算，年节省电费：（832-658）×24×280×0.5=584640元。
另外立磨风机由于变频调速系统经常运行在42Hz（生产时），电机及风机转速降低，电机及风机的轴温降低，噪音和振动降低，电机碳刷消耗量减少，整体维护周期大大延长。操作人员在DCS侧通过监控界面很方便的调节电机的运行频率，调节及时，调节精度高，由于电机变频改造后转速降低，输出功率大大降低，电机的温升也没有升高。因此高压变频器的应用效果明显，带来极大的效益。
结束语
篇4
关键词：煤矿提升机；高压变频器；应用
煤矿提升机的主要任务就是将采集到的原煤安全的提升到地面，这是一项长期重复操作的机械运动，然而煤矿提升机的工作又是在比较复杂条件下进行，提升机的拖动装置需要不停的完成启动、调速和停止之间的转换，所以探讨高压变频技术在煤矿提升机的应用具有积极的现实意义。以往常用的交流调速系统和直流调速系统都存在一些弊端，直流调速系统中的调速电阻在工作时会产生大量的热损耗，造成能源的浪费，另外调速运行过程也不是很平稳，容易引起设备的故障。交流调速系统首先的问题就是体积大，重量大，系统组成的结构和工艺比较复杂，故障率高，造成维修费用支出较大。高压变频器弥补了上述的缺点，保证了提升机安全稳定、高效的运行。
一、煤矿提升机目前的技术参数以及调速现状
就目前我国的矿井提升机的工作状况来看，一般采用的是交流异步电动机转子串电阻的工作方式，由调速电阻、异步电动机、电压控制装置以及钢绳组成。采用调速电阻进行调速控制，导致加速时间过长，减速过程也是比较缓慢，这一过程还会产生大量的能量消耗，加减速过程的缓慢、不灵敏，会可能造成设备操作的失误，而且交流异步电动机在启动的时候电机的冲击电流要远远超过额定电流，容易造成设备的损坏。
二、高压变频器的优点
高压变频采用的是变频单元串联的方式，对电机绝缘不会造成损害，另外变频调速器被称为无谐波的变频器，它采用输入多重化的技术，对电网不会产生谐波污染。高频变压器的输入功率因素较高，这样的优势使得它对电网以及其他设备，没有过多的干扰。高压变频器内置PLC编程软件，编程软件代替传统继电器，完成提升速度的控制，保证提升机稳定安全的运行，建少了设备维修的费用，节约效果明显。
三、高压变频器的工作原理
随着现代科技的进步，变频技术的理论在实际中的得到的应用也越来越广泛。在控制理论方面，高压变频器一般采用矢量控制和转矩直接控制的方式，在调速控制方面，采用数字信号处理器以及高级专用集成电路来控制，使得调速系统的集成度越来越高。在使用功能方面，除了基本的外部调速功能外，内置的PLC编程软件还能够完成编程，控制提速等功能。一般高压变频器采用的是多单元串联的方式来实现高压，使得相电压的变化在规定的范围内。变频单元采用的交-直-交的三相可控整流，通过控制实现电动机的制动。总之，高压变频调速系统作为一种高新技术的节能产品，采用先进的单元串联多电平技术、数字控制技术、脉宽调制技术等，具有高效节能、高功率因数、高可靠性等特点、
四、高压变频器应用于煤矿提升机中的效益
1、直接节能效果
使用高压变频调速器，变频调速技术完全取代了以前的调速电阻，在调速运行时，调速电阻会产生大量的热量损耗，造成了能源的浪费，然而变频调速可以在提升机减速运行的时候，使电动机短时间发电运行，将电能再重新反馈给电网，节约能源。另外，变频器的使用可以大大减少设备的维修次数，降低维修费用，有明显的节约效果。
2、提高产量
煤矿提升机要将原煤提升运送到地面，这样才能保证采矿的产量。提升机的效率是完成任务的前提保障，地面到井底的距离是固定的，所以为达到高效运行，就要使提升机能够快速的进行升降速的转换，距离相同的情况下，转换的速度提高了，提升的时间也就相应的缩短了。这样一来每天在相同的工作时间内，采用高频变压器可以使提升机往返的次数增加，提升的煤矿量也就自然的增加，长时间的积累下来，将会产生很大效果，能够大大的提高煤矿挖掘的产量，提升工作效率。
3、延长设备的使用寿命
高压变频器的变频提速实现做到精准，平稳的控制过程，在提升过程中能够保证提升绳的摆动幅度在最小的范围内，并且保证设备平稳快速的降在指定的地点，避免出现过放事故，造成人员安全问题和设备损坏问题，同时高频调速能够降低设备的发热量，减小噪音，为设备的安全使用和人员的工作环境提供了更好的保障。减少了机械冲击，保证了运行的平稳，有效的延长了设备的使用寿命，为企业带来了经济效益和社会效益。
总结：
随着电力电子技术的发展，越来越多的高新技术产品正在被逐步的应用到实际生产过程中来，使得生产过程更加智能化、数字化、精确化。高压变频器的应用能够有效地改善煤矿提升机的工作状况，大大降低了设备的能耗，延长了设备的使用寿命，同时还大大的提高了企业的产量。大量的事实证明，高压变频器在产品性能和专业技术方面都有着很大经济和技术的优势，这项技术顺应了现代社会节能改造的要求，在煤矿行业中能够创造出更好的经济效益和社会效益。
参考文献
[1] 郭永库，王殿东，王超越.四象限高压变频器在煤矿副井提升机中的作用[J].科技创新与应用，2014，（8）：23-24.
篇5
关键词：高压变频器；故障诊断；专家系统
1、变频器故障诊断过程中存在的问题
目前，在冶金、钢铁、石油、化工、水处理等各行业中，高压变频器被广泛用于驱动风机、泵类、压缩机及各种大型机械，已成为当今节电、改造传统工业、提高生产过程自动化水平推动技术进步的主要手段之一。高压变频器运行时一旦发生故障，轻则使调速系统不能正常工作，重则导致设备损坏，极大的影响了生产系统并会带来巨大经济损失。变频器故障诊断过程中主要存在以下问题：一、领域专家数量短缺，技术力量相对薄弱；二、诊断过程中普遍存在随意性和盲目性；三、故障知识资料管理不规范，必要时查阅困难。此外，变频器的故障诊断技术大多数针对通用变频器，对高压变频器故障诊断技术的研究则较少。因此，建立高效准确的高压变频器的故障诊断专家系统显得尤为重要。当故障发生时利用此系统可以迅速找出故障的性质、原因及处理方法，尽快排除故障并恢复生产。
2、变频器故障诊断技术国内外研究现状
2.1基于信号处理的变频器故障诊断
国内：提出用傅立叶方法诊断三相全控整流电路的故障。通过对关键信号波形进行傅立叶分析，将时域信息变换到频域分析，根据幅值特征诊断出是哪一种故障，再利用相位特征诊断到故障类型中的具体故障元。
国外：提出基于沃尔什分析法的三相全控整流电路诊断方法。通过电路中包含故障信息的关键点波形做沃尔什变换，将时域中波形的一个周期变换到频率域中，利用频率域中的故障特征，实现故障的检测与定位。
基于信号处理的故障诊断方法，无需对象的数学模型，灵敏度高，诊断速度快，实现简单，可在线实时故障诊断，但最大的难点是故障特征判别参数的设定，没有一种通用的、切实可行的设定方法，通常需要根据专家经验整理归纳来设定。
2.2基于故障树的变频器故障诊断
故障树诊断原理：故障树模型是一个基于被诊断对象结构、功能特性的行为模型，是一种定型的因果模型，以系统最不希望事件为顶事件，以可能导致顶事件发生的其他事件为中间事件和底事件，并用逻辑门表示事件之间联系的一种倒树状结构。它反映了特征向量和故障向量（故障原因）之间的全部逻辑关系。
基于故障树的变频器故障诊断方法的步骤：① 选择合理的顶事件，一般以待诊断对象故障为顶事件；② 根据对变频器进行的故障分析，建立正确合理故障树；③ 选择合理的搜寻方式（逻辑推理诊断法和最小割集诊断法），进行故障搜寻与诊断。故障树法对故障源的搜寻，直接简单、灵活性大、通用性好，它是以正确故障树结构为基础的，因此建造正确合理的故障树是诊断的核心和关键。
2.3基于神经网络的变频器故障诊断
神经网络技术的出现为故障诊断问题提供了一种新的解决途径。利用人工神经网络技术，结合领域知识，开发故障诊断系统，可以实现对诊断对象的状态识别和故障分类、推理故障原因，特别对复杂系统和非线性系统。由于基于解析模型的故障诊断方法面临着建立数学模型的实际困难，基于知识的故障诊断方法成了重要的、也是实际可行的方法。而神经网络的FO非线性映射特性、信息的分布存储、并行处理和全局集体作用，特别是高度的自组织和自学习能力，使其成为故障诊断的一种有效方法和手段，并己在许多实际系统中得到了成功的应用。变频装置是一个随机性、模糊性很强的系统，用传统的方法难以实现准确地、快速地故障检测和定位，神经网络的出现为解决这一问题提供了有效途径。神经网络故障诊断虽然有它独特的优越性，但也存在一些困难，主要表现在三方面：一是训练样本获取困难；二是忽视了领域专家的经验知识；三是网络权值形式表达方式难以理解。
3、高压变频器故障诊断专家系统的功能分析
高压变频器故障诊断专家系统通过总结专家所拥有的故障经验，形成故障现象与原因之间的判断规则，利用新故障现象与判断规则的匹配关系，诊断故障原因并显示处理方法。从软件工程的角度来看，深入、透彻地了解和分析用户需求，并在此基础上建立合理、实用的软件结构是至关重要的一步。随着诊断理论与技术以及计算机技术的进步，用户对专家系统提出了更高的要求。用户需求可分为如下几个方面：(1)能涵盖高压变频器的所有常见故障，对每一个故障，都能给出一个适当诊断结果（故障原因、处理方法等）。(2)推理诊断速度较快，诊断结果准确率较高，可以提供近乎高压变频器专家的较为详细的故障处理方法。(3)
专家系统须具有缺陷库自我丰富、判断规则自我扩充的功能，能在不断判断故障、进行分析的过程中，提高诊断准确程度，逐渐丰富功能。(4)人机对话的质量要高，专家系统输出结果和解释时用词要易于用户接受；用户界面要友好，操作要容易。根据以上高压变频器故障诊断的功能需求分析，提出了故障诊断专家系统的设计结构，其功能框图如图1所示。
图1专家系统功能框图
专家系统从功能上分为四部分：知识库管理、故障树分析、故障诊断和诊断报告管理。
(1)知识库管理
知识库管理的主要作用是管理高压变频器故障诊断专家系统的诊断知识库，可实现规则浏览和故障树管理的功能，它们均需故障树的支持。规则浏览模块的功能是使用户可以快速浏览规则属性、故障原因及处理方法等内容。打开规则浏览界面窗口可以看到编辑好的规则，也可以通过检索快速检索到需要查看的规则。
故障树管理模块设有专家和普通用户登陆窗口，只有高压变频器专家可以使用。故障树管理模块的功能是管理故障树，专家可以对故障树进行增加、修改或删除操作，使诊断知识库更加准确和完整。
(2)故障树分析
由于诊断知识库中的知识允许专家进行添加、修改、删除等操作，这势必会引起故障树定性和定量分析结果的改变，从而影响各底事件在规则中的优先级顺序。为了保持运算结果的准确性，必须重新对故障树进行分析。这一功能可实现故障树的定性、定量计算、底事件概率和重要度曲线显示及重要度排序等功能。此模块只供高压变频器专家使用，专家可通过更改诊断知识库中的知识及其发生概率来重新进行故障树分析。
(3)故障诊断
故障诊断模块是专家系统的核心部分，用户通过输入故障关键字访问知识库，获取诊断信息，经过专家系统的推理得到最终诊断结果，借助友好的人机界面将推理过程和诊断结果提供给用户。
(4)诊断报告显示
系统提供生成诊断报告及查看历史报告的功能。用户可以将诊断结果保存下来，也可随时调出历史诊断报告查看或借鉴。
本文针对高压变频器运行过程中时常发生故障，严重影响经济效益的情况，运用故障树分析法，广泛汲取领域专家知识，开发出一套高压变频器故障诊断专家系统。利用本系统可以使运行、检修人员快速、准确地诊断出高压变频器的故障原因和处理方法，进而提高高压变频器的安全、经济运行水平。
参考文献:
篇6
摘要：本文主要阐述我厂所使用的罗宾康高压变频器的系统组成及其技术特点，并介绍在我厂延迟焦化气压机设备使用中所产生的问题进行阐述、分析，进而采取有效的应对对策，解决生产实际问题。
关键词：高压变频器 发热 拓扑结构 电容 逆变 温度
1、前言
目前世界上的高压变频器不像低压变频器一样具有成熟一致的主电路拓扑结构，而限于功率器件的电压耐量和高压使用的矛盾，国内外各高压变频器的生产厂商采用不同的功率器件和不同的主电路拓扑结构，以适应不同的电压等级和各种拖动的设备要求，因而在各项性能指标和适应范围上也各有差异。
主电路拓扑结构主要有：
（1）功率器件串联二电平直接高压变频；
（2）采用HV-IGBT、IGCT的多电平电压源型变频器；
（3）采用LV-IGBT的单元串联多重化电压源型变频器等。
2、单元串联多重化电压源型变频器技术
2.1 西门子罗宾康公司利用单元串联多重化技术，生产出功率为315kW～10MW的完美无谐波
（PERFECTHARMONY）高压变频器，无须输出变压器实现了直接3.3kV或6kV高压输出；首家在高压变频器中采用了先进的IGBT功率开关器件，达到了完美无谐波的输出波形，无须外加滤波器即可满足各国供电部门对谐波的严格要求；输入功率因数可达0.95以上，THD<1%，总体效率（包括输入隔离变压器在内）高达97%。达到这么高指标的原因是采用了三项新的高压变频技术：一是在输出逆变部分采用了具有独立电源的单相桥式SPWM逆变器的直接串联叠加；二是在输入整流部分采用了多相多重叠加整流技术；三是在结构上采用了功率单元模块化技术。
2.2 单元串联多重化电压源型变频器主电路基本构成
所谓多重化技术就是每相由几个低压PWM功率单元串联组成，各功率单元由一个多绕组的隔离变压器供电，用高速微处理器实现控制和以光导纤维隔离驱动。多重化技术从根本上解决了一般6脉冲和12脉冲变频器所产生的谐波问题，可实现完美无谐波变频。
2.2.1 6kV变频器的主电路拓扑结构
图1为6kV变频器的主电路拓扑结构图，每组由5个额定电压为690V的功率单元串联，因此相电压为690V×5=3450V，所对应的线电压为6000V。
2.2.2 五功率单元串联变频器的电气连接
图2为五功率单元串联变频器的电气连接，每个功率单元由输入隔离变压器的15个二次绕组分别供电，15个二次绕组分成5组，每组之间存在一个12°的相位差。每个功率单元都是由低压绝缘栅双极型晶体管（IGBT）构成的三相输入，单相输出的低压PWM电压型逆变器。
2.2.3 功率单元电路
图3为功率单元电路，每个功率单元输出电压为1、0、-1三种状态电平，每相5个单元叠加，就可产生11种不同的电平等级，分别为±5、±4、±3、±2、±1和0。
2.2.4 一相合成的正波输出电压波形。
图4为一相合成的正波输出电压波形。
2.3 多重化技术构成的高压变频器技术分析
多重化技术构成的高压变频器，也称为单元串联多电平PWM电压型变频器，采用功率单元串联，而不是用传统的器件串联来实现高压输出，所以不存在器件均压的问题。每个功率单元承受全部的输出电流，但仅承受1/5的输出相电压和1/15的输出功率。变频器由于采用多重化PWM技术，由5对依次相移12°的三角载波对基波电压进行调制。对A相基波调制所得的5个信号，分别控制A1～A5五个功率单元，经叠加可得具有11级阶梯电平的相电压波形，线电压波型具有21阶梯电平，它相当于30脉波变频，理论上19次以下的谐波都可以抵消，总的电压和电流失真率可分别低于1.2%和0.8%，堪称完美无谐波变频器。它的输入功率因数可达0.95以上，不必设置输入滤波器和功率因数补偿装置。变频器同一相的功率单元输出相同的基波电压，串联各单元之间的载波错开一定的相位，每个功率单元的IGBT开关频率若为600Hz，则当5个功率单元串联时，等效的输出相电压开关频率为6kHz。功率单元采用低的开关频率可以降低开关损耗，而高的等效输出开关频率和多电平可以大大改善输出波形。波形的改善除减小输出谐波外，还可以降低噪声、dv/dt值和电机的转矩脉动。
所以这种变频器对电机无特殊要求，可用于普遍笼型电机，且不必降额使用，对输出电缆长度也无特殊限制。由于功率单元有足够的滤波电容，变频器可承受-30%电源电压下降和5个周期的电源丧失。这种主电路拓扑结构虽然使器件数量增加，但由于IGBT驱动功率很低，且不必采用均压电路、吸收电路和输出滤波器，可使变频器的效率高达96%以上。
2.4 单元串联多重化变频器的优缺点
2.4.1 单元串联多重化变频器的优点
（1）由于采用功率单元串联，可采用技术成熟，价格低廉的低压IGBT组成逆变单元，通过串联单元的个数适应不同的输出电压要求；（2）完美的输入输出波形，使其能适应任何场合及电机使用；（3）由于多功率单元具有相同的结构及参数，便于将功率单元做成模块化，实现冗余设计，即使在个别单元故障时也可通过单元旁路功能将该单元短路，系统仍能正常或降额运行。
2.4.2 单元串联多重化变频器的缺点
（1）使用的功率单元及功率器件数量太多，6kV系统要使用150只功率器件（90只二极管，60只IGBT），装置的体积太大，重量大，安装位置成问题；（2）无法实现能量回馈及四象限运行，且无法实现制动；（3）当电网电压和电机电压不同时无法实现旁路切换控制。
3、高压变频器运行过程中存在的问题及其对策
自从高压变频器进入中国市场以来，在短短的十几年时间里得到了非常广泛的应用。目前，高压变频器以其智能化、数字化、网络化等优点越来越受到人们的青睐。随着高压变频器应用范围的扩大，暴露出来的问题也越来越多，主要有以下几方面：
（1）谐波问题。（2）发热问题。
3.1 谐波问题对策
随着高压变频器主电路拓扑结构的不断改进。谐波问题已从高压变频器内部结构的设计与生产中得到很大改善。
3.2 发热问题及其对策
变频器是一种精密的电气设备，其发热是由内部的损耗产生的。因变频器内部有很多的电路板以及电解电容组成，决定了它运行中对环境的要求比较高，同时由于元器件本身的差异，即使同批次的产品也存在一些差异，这就导致了变频器之间的差异也比较多。环境对设备的稳定运行有着很大的影响，高温高湿及高污染的环境大大降低了设备的稳定运行。
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关键词：高压变频器；除尘风机；应用
引言
为能够将节能降耗和生产成本降低的目标得以有效实现，通过在高炉炼铁操作中进行采用高压变频调速技术，对预期目标的实现有着重要促进作用。工业生产中比较容易产生大量的有害气体及颗粒，对环境的污染危害较大，所以通过在除尘风机上应用高压变频器就能够将空气质量提升的效率得以加强。在这一发展背景下加强其理论研究就有着实质性意义。
1 高压变频器工作原理及除尘风机工艺要求分析
1.1 高压变频器工作原理
高压变频器是比较高效节能以及无电网污染的变频设备，比较适用于大型的风机以及泵类负荷，通过对高压变频器的应用能将设备的功率因数有效提高，在工艺的操作上也相对比较方便，最终提升生产效率。高压变频器的变换方式主要是利用高这一模式，电压源单元串联多是电平所构成，在结构上也是通过多组功率模块所构成，在电网的谐波的影响比较小电流变化量也就会相应小，而在输入功率因数上就会变得相对较高，这样对输出波形的质量就能够起到保障作用[1]。
将高压变频器在除尘风机上进行应用有着其重要性，实际炼钢过程中高压变频器的容量常是额定输出电流大于电机额定电流，高压变频器在高炉炼铁风机上进行应用时周期的运行功率达到650kW，能够在电力能源上得到有效节约。不仅如此还能够将电机的使用寿命得以有效延长，并能够进行智能化调节以及控制等。
1.2 除尘风机工艺要求
对除尘风机的工艺要求要能结合对设备系统的选用规格，例如在除尘器电机的参数如下所示，型号是Y5602-10，在额定的电流、频率、电压、功率分别为96A、50Hz、6kV、800kW，在额定的功率因数上为0.81，额定转速为592r/min。另外在除尘器的风机型号Y5-24×48-14No.22F，全压6100Pa，风量为3.5×103m3/h，在轴功率方面为934.6kW，转速达到980r/min。在操作的模式上来看，炼铁厂供应一座2680m3的高炉，采用一台除尘风机[2]。针对工艺的要求在铁口顶吸罩覆盖范围少，布置较高的情况，对铁口顶吸罩进行改造；对铁沟和撇渣器设密封罩，并在密封罩上设吸风口，使罩内形成负压，吸走铁沟内产生的烟尘。
对高压变频器的调速上也有着相应的要求，根据高炉的每个处理周期所需要的风量需求段的不同，以及考虑到不连续处理间断时间就能够按照额定转速100%以及75%、50%、25%这几种模式实施运行，在各个档段的时间比例也要能够合理化的调配，变频器在提速的时候响应的实践要小于30s。同时也要能够对变频器降速的时候可不做具体化的要求，减速中如果是需要提速就要能够满足实际的需要。
2 高压变频器系统组成及在除尘风机上的应用探究
2.1 高压变频器系统组成
高压变频器系统装置主要就是通过移向变压器柜和变频器柜等所构成，在变频器单元柜方面主要是通过二十七个功率单元所构成，而每九个功率单元串联成一组。在变频器的基本功能方面，控制模式的设定以及本地远程的设定和运行数据显示和记录等，都发挥着其自身的作用。以运行数据显示和记录为例，其主要的功能就是对变频器的实际运行状态和相关的参数进行显示并自动记录的，这样能够方便用户以及相关维护人员对运行记录的查询[3]。
高压变频器的运行过程中，变频器就会收到变频切换的工频指令，首先就是自动切断真空接触器，然后合上真空接触器，再就是高压电机转到工频运行。从控制部分来看主要有主控系统和功率单元以及显示和操作等。而主系统对外部的接口以及功率单元间接收或输出控制信号，在主控板方面主要就是对运行数据的存储，还有是可编程逻辑控制器和常规的机电控制组成了电控系统，在实际的运行上就比较可靠。
2.2 高压变频器在除尘风机上的应用
第一，高压变频器的调速原理主要是电动机同步转速和电源的频率成正比，电动机转速比同步转速要小，所以对频率的提升就能够对转速进行提升。变频调速这一方法能够分成恒功率以及恒转矩以及保持过载能力不变这几种调速的方法[4]。另外在矢量控制方面，对于异步电动机全压启动过程中，电动机当中就会流过5到7倍额定电流，而在转矩上却并不是很大，矢量控制的基本出发点就是把异步电动机构造上不能够分离转矩电流以及励磁电流分离成90°的相位差，同时对转矩电流以及励磁电流分别控制。第二，对电动机的保护上要能够得到充分重视，高压变频器对原有的液力耦合器调速系统有了突破，在启动上更加的平稳，在积分的作用下速度的调节器就会处在饱和状态，而电动机转差频率就始终处在最大值，对所运行过程中的减速转矩能够得到有效控制。多回路的供电技术以及高可靠性的设计，以及超级看门狗技术对系统运行的稳定性得到了保证，高压带电之后能够将可靠性得到进一步提升。第三，对除尘风机上应用高压变频器要想在效果上得到良好实现就要对其进行改造优化处理，可提供纯净输入特征，能够对其他的在线设备免受谐波的干扰，也能够防止和其他调速装置发生串扰的情况。通过高压变频器实施电动机调速运转在转频率的变化以及高次谐波分量上也会发生广范围的变化，通过变频器自身所提供的正弦波输出而不需要外部输出滤液器，对电机的使用寿命就能够得以有效提升。第四，设备在实际的应用过程中对工艺起到了改善作用，在将高压变频器在除尘风机中应用后能够平滑稳定的对风量进行调整，在风机的参数上也得到了相应的改善，有效提高了效率。同时在对电机以及风机的使用寿命上也有着相应的提升，能够实现软启动以及软制动[5]。并且对阀门以及风机的叶轮磨损的情况也有了很大程度上改善，高压变频调速之后风机在额定转速的低转速运行下对轴承以及风机叶轮的磨损也得到了有效减少，这样就对风机的大修周期得到了延长，在费用以及时间上也能够得到有效节约。
2.3 应用效果
通过对高压变频器的现场应用，在系统的运行上比较稳定安全，只需要对变频器实施除尘处理不用停机，对生产的连续性进行保障。在过流以及欠压、温升保护等诸多的保护功能上的作用得到了充分发挥，节能的效果比较显著。
3 结束语
综上所述，除尘风机在对高压变频器应用后，在各方面的运行效果上都得到了不同程度的改善，变频器的性能比较好以及采购的成本不高，这些都为炼钢企业的应用提供了条件，在效益的获取上也比较明显。随着我国的科学技术的进一步发展，在这一方面的进步也能够起到促进作用，使之能够在整体的发展水平上迈向一个高度。由于文章篇幅限制不能进一步深化探究，希望此次研究能起到抛砖引玉的作用以待后来者居上。
参考文献
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[2]张黎.高压大功率变频器在转炉除尘风机中的应用[J].变频器世界，2013（11）.
[3]陈志东，欧荣华.高压变频器在转炉除尘风机中的应用[J].变频器世界，2014（12）.
[4]郑培峰，周玉兰，李金平，等.高炉出铁场除尘风机高压变频改造[J].变频器世界，2013（5）.
篇8
【关键词】高压变频器 钢铁厂 节能应用
1 前言
随着社会经济不断的发展，但是能源危机问题越来越严重，使得人们对于能源的高效利用引起了很大的关注。在钢铁厂的生产中，电能的使用量是非常大的。通过利用高压变频器，实现钢铁厂生产中的电气节能问题。分析高压变频器在实践运用中的具体内容，加强节能环保的意识，使得高压变频器发挥最好的使用效果。
2 高压变频器的原理以及特点分析
2.1 高压变频器的原理分析
对于高压变频器的原理进行分析后，主要的特点包括以下几个部分：功率模块、移向变压器和控制器。这其中功率模块的电路构成中，整流侧是三相的全桥结构，开关的器件也都是二极管；逆变侧为IGBT逆变桥，在输出端可以输出两相的交流电。功率模块的电路一般是移相变压器供电的，一般情况下，移相的变压器副边绕组会被分成几组，电压等级不同，脉冲叠加的数量也不同，最后实现整流。变压器的副边绕组之间是独立存在的，每个功率的单元主回路也是独立的，这就和常规的低压变频器类似，都是在输出侧给电机进行供电。
2.2 高压变频器的性能分析
2.2.1 完美的波形
高压变频器的输出的谐波是和我国的国标要求相符的，他对谐波进行抑制的主要方式输入变压器进行多重化的设计，进而产生多脉冲整流，理论上来说，36脉冲整流，35次以及以下的谐波是可以自主抵消的。举个例子，某个公司选用的变压器二次绕组有18个，是采用三角形的联结方式，获得了6个不尽相同的相位组，电角度约差了10度，二极管的整流电路可以形成36脉冲，对当中的谐波进行测定，畸变率会比规定的标准要小，如果过程中没有用到滤波器，总谐波失真加噪声为2%。
2.2.2 输出功率因素较高
对变频器的输入功率有一定影响的是中间环节的直流，对于电压的源型来讲，中间的直流环节是一个较大的电流，电机中的无功电流就是由电容提供的，电网之间不会存在无功交换，较高的功率因素得以保证；而电流源型，其中的直流环节是大电感，电网和电机之间会交换无功功率，高功率的因数得不到保障，当电机的负荷大大削弱时，功率因素也会随之降低。高压变频器的中间环节，选用的是电压源型的电容，所以输入功率因数相对较高。
2.2.3 具有单元旁路的相关功能
在高压的变频器中，一旦有一个单元出现了故障，和其相对性的相就不会产生电压的输出，造成了电机的缺相工作，该情况是明确禁止的。因此要在高压变频器中间增加单元的旁路功能。工作的原理是，其中的一个单元出现故障之后，这个单元会通过对应的旁路的接触器成为旁路，不参与到工作中去，变频器还能正常的工作，旁路的时间在250毫秒时，从物理的角度进行分析，这个时间将故障单元旁路去掉是绰绰有余的。与此同时，高压变频器还采用了中心点的漂移技术，最终实现了三相线的电压平衡。
2.2.4 具有中性点的偏移功能
高压的变频器的单元旁路功能可以确保变频器的正常运转，但是如果故障的单元被旁路了，对应的电压的容量会大幅度的下降，变频器可以实现的最大的速度也得到了相应的下降。所以，在实际的工作中，要尽可能的控制电机的有效电压，如果变频器没有出现单元故障，是可以提供给电机百分百的电压的。
3 分析高压变频器节能作用的实际运用
钢铁厂的生产过程中，被用来炼钢的材料主要是一些废钢和一些铁合金，因此，所产生的对空气具有危害的物质比较多，当然也没有办法避免一些浓烟的产生。实现钢铁厂生产的环保问题，进行了炼钢过程技术的提升，对电炉炼钢系统进行了改造，这样可以有效的减少浓烟的产生，同时加强钢材料的高效利用。利用电炉进行炼钢操作时，需要注意的是，不同时期的炼钢工艺，产生的烟气量和温度也是居于差异的。在装料的过程中，还会发生扬尘的情况，因此，对于电炉炼钢系统的要求也在不断的提升。
高压变频器的使用，在钢铁厂的电炉除尘系统中具有非常好的发挥，能够加强节能的应用效果。电炉除尘系统的设置，主要采用的是型号为YKK800-8的除尘风机电机，设置了三种不同的额定功率，能够高效的实现高压变频，这样就可以智能的根据钢铁炼制的需要进行合理的选择频率，同时也实现了频率调节的方便。通过变频器的作用，不但能够避免资源的浪费，还能够实现良好的除尘效果，避免热量的大量挥发。
钢铁厂生产中运用到的电炉除尘系统，自从经过改造之后，实现了节能效果的提高。首先是，改造后的电炉除尘系统需要的电流量也相应的减少了，工作的效率大大的得到提升。之前除尘需要耗费一天的时间，自从改造之后，只需要半天的时间。使用电炉除尘系统在一天中产生的功耗，也实现了减少，从而实现了高压变频器在钢铁厂运用中节能效果的提升，使得社会资源可持续性发展。
4 水泵电机变频调速技术原理
利用具有固定转速的电机来驱动水泵，并利用控制阀来实现对管道流量变化的控制。这种控制方式在用水量大时，由于水泵会处到额定条件下运行，其运行效率则处到最高水平，而一旦用水量减少时，则会利用调节阀门来减小出水量，实现对流量的控制，但此时水泵运行及出水量之间具有较大的压差，水泵仍处到额定的功率下运行，这样势必会导致大量的能量随着水流被带走，所以利用阀门来对流量进行控制，能量的损失十分大。
利用变频调速来对水泵电机进行控制则会达到有效的节能目的。因为此时的水泵电机会处于一个可变速情况下，这时水泵的特性曲线则会与系统中任何流量条件下的需要相互匹配，这样则会有效的避免能量的损失，实现良好的节能效果。利用变频调速技术可以在压力传感性的帮助下将压力信号转换为电信号，然后与压力值在进行比较和运算，并将其运算结果转换为频率调节信号送至变频器，从而实现对水泵电机电源频率的调整，对水泵的转速进行控制。
5 结束语
总而言之，钢铁厂的节能工作需要持续的进行下去，加强高压变频器在钢铁厂中的应用，能够使得钢铁厂生产的节能效果得到提高。因此，相关的钢铁厂工作人员需要加强高高压变频器的工作原理，以及高压变频器具有的工作优点，加强高压变频器节能效果的体现，不仅为企业经济的发展，同时为社会资源的可持续性发展都提供保障。
参考文献
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[6]朱艳霞，庞明顺[Z].华西冶金论坛，2014.
篇9
关键词：高压变频器，凝结水泵，节能
0.引言
浙江浙能兰溪发电厂总装机容量为4×600MW，每台机组配置两台互为备用的凝结水泵，流量调节采用传统的阀门调节方式。因而存在节流损失大，能量浪费严重；机组调峰时凝结水泵运行效率大幅度降低；调节频繁易导致阀门和执行机构损坏，设备维护量大；电机工频启动对电网和电机造成较大冲击等弊端。为了进一步提高设备利用率，节能降耗，降低厂用电率。经过长时间调研，兰溪发电厂选用了西门子罗宾康完美无谐波变频器，于2009年＃4机组大修期间将＃4机凝结水泵进行了变频改造。在凝结水泵变频改造后近半年的实际运行过程中，证明了高压变频器节能效果明显，值得在设计和对电厂其它高压辅机的改造中推广。
1.凝结水泵变速节能原理
浙江浙能兰溪发电厂每台机组配置两台100％容量的凝结水泵，每台水泵配备一台6kV交流电机，功率为2200kW，凝结水泵的系统简图如图1所示。
图1 凝结水系统简图
由于电网调峰的需要，兰溪发电厂4台机组夜间低负荷运行时间长，白天负荷变化频繁，凝结水泵大部分时间在中、低负荷状态运转。。而凝结水泵采用定速方式运行，出口流量只能依靠控制阀门调节，节流损失、出口压力高，系统效率低。
图2 水泵调速时的H-Q曲线
即可概括为：流量Q和转速N的一次方成正比；扬程H和转速N的二次方成正比；轴功率P和转速N的三次方成正比。
由以上分析可知，当转速下降50％时，流量下降50％，扬程下降75％，功率下降87.5％，即功率与转速成3次方的关系降低。如果不用减小出口阀开度的方法控制流量，而是将泵的转速降低，随着泵输出压头的降低，消耗在阀门上的功率完全可以避免，这就是水泵变速运行的节能原理。
根据异步电动机转速表达式N=60f（1－S）/P可知，交流电动机的转速N与电源的频率f成正比，通过变频装置将电网50Hz的固定频率转变成为可调频率，即可实现交流电动机无级调速，从而达到使凝结水泵变速运行以节能的目的。
2.使用高压变频器后的效益分析
兰溪发电厂＃4机组凝结水泵进行变频改造后，凝结水泵变频运行时，变频器控制凝结水母管压力，除氧器水位调节阀控制除氧器水位。当滑压运行时，变频自动控制的压力定值是一个随给水流量变化的折线函数，且允许操作员对凝结水母管压力设定值有一定的干预，使凝结水泵在满足机组正常运行要求前提下，控制凝结水母管压力最小，凝结水泵在允许的最低转速运行，从而达到节能目的。
表1是兰溪发电厂＃3机组（未进行凝结水泵变频改造，凝结水泵工频运行）与＃4机组（已经进行凝结水泵变频改造，凝结水泵变频运行）在负荷相同情况下的凝结水泵部分运行数据。
表1 凝结水泵工频与变频实际运行状况性能对比
篇10
一、传统液耦弊端与变频系统控制与优点
1、传统液耦存在的弊端如下：
(1)采用液耦，电机必须先空载起动。工频起动时，最初的电流很大，为电机额定电流的4―7倍。起动瞬间电流会在起动过程中产生冲击，引起电机内部机械应力和热应力发生变化，对机械部分造成严重磨损甚至损坏。同时还将引起电网电压的下降，影响到电网内其他设备的正常运行。因此，大容量的皮带机还必须附加电机软起动设备，如：水电阻。
(2)液耦长时间工作时会引起液体温度升高，熔化金合塞，还会引起漏液，增大维护工作量，污染环境。
(3)采用液耦时皮带机的加载时间较短，容易引起皮带张力变化，因此对皮带强度要求较高。
(4)一般的皮带机都是长距离大运量，通常都是多电机驱动，采用液耦驱动很难解决多电机驱动时的功率平衡问题。采用高压变频器对皮带机进行驱动的优势如下：
①真正实现皮带机软起动。通过电机慢速起动带动皮带机缓慢起动，将胶带内部贮存的能量缓慢释放，可将输送机起停时产生的冲击减至最小，几乎对胶带不造成损害。
②降低胶带带强。由于变频器起动时间可以在1～3 600 S内调整，皮带机起动时间通常在60～200 S内，根据现场情况设定。起动时间延长将大大降低对带强的要求，减少设备初期投资。实际应用中，由于降低了起动冲击，机械系统的损耗也随之降低，尤其托辊及滚筒寿命大大延长。
③实现皮带机多电机驱动时的转矩平衡。应用变频器对皮带机驱动时可以采用一拖一控
制，多电机驱动时采用主从或协调柜控制方式，实现转矩平衡。
④验带功能。低速验带功能是皮带机检修的要求。变频调速系统为无极调速的交流传动系统，在空载验带状态下可调整0―100％ 额定带速范围内的任意带速。
⑤平稳的重载起动。变频器低频运转可输出2.2倍额定力矩，适于重载起动。
⑥自动调速。变频器配合煤流传感器可以根据负载轻重自动调节胶带速度，节电的同时还减少了胶带的磨损。
⑦节能。对应于煤矿的特殊生产条件，有时煤的产量是极不均匀的，当然皮带机系统的运煤量也是不均匀的，在负载轻或无负载时，皮带机系统的高速运行对机械传动系统的磨损浪费较为严重，同时电能消耗也较低速运行大的多，但因生产的需要，皮带机系统又不能随时停车，采用单独的控制系统对前级运输系统的载荷、本机运输系统的载荷进行分别测量，这样可控制变频器降速或提前升速。对于载荷不均的皮带机系统，可节约电能、降低皮带的磨损。
2、变频系统控制优点
皮带机由多台电机拖动时，由于各电机输出是通过皮带耦合在一起的，因此需要考虑协调控制问题。根据电机学原理，对于滑差0.O1的电机，变频器输出频率相差0.2％ 时，将会导致约20％的输出转矩不平衡，在轻载时，变频器少量的输出频率差别，还会导致输出频率较低的变频器进入能量回馈状态，进而发生过压故障。因此一般需要采取有效的控制手段，平衡各电机出力。
在实际应用中，根据现场配置和要求不同，可选择如下3种驱动方案：
(1)对于功率较小(一般单机额定电流在5O A以下)，电机数量较少(一般不超过3台)，低成本应用场合，可以选择一拖多并联运行方案；
(2)对于需要主动进行各电机出力均衡控制的场合，如果电机数量较少，距离较近，系统构成较简单，可采用主一从控制方案；
(3)如果电机数量较多，或者相距较远、系统较复杂，可采用统一协调控制方案。
一拖多运行方式。多台电机由一台变频器拖动，可以保证多台的转速相同，电机根据其滑差特性分配负载转矩，需要各电机参数较为一致。此种方式下，由于电机直接并联运行，因此变频器无法控制各电机的出力平衡，各电机出力的平衡性由电机特性差异、滚筒直径差异、皮带包络角差异等因素决定。该方案系统成本最低，但变频器故障将导致皮带系统无法运行，因而不太适用于考虑电机冗余配置的场合。以双机运行为例的主回路结构工频旁路为可选配置。
对于需要进行各电机出力均衡主动控制的场合，如果电机数量较少(一般不超过6台)，各电机距离较近(一般不超过50 m)，系统构成较简单，可以采用多机主一从一拖一控制运行方案。此种方式支持N+1冗余系统配置，即任意1台变频器或者电机发生故障时，不破坏主一从控制架构，在皮带系统允许的情况下，可以依靠剩余的变频器和电机继续驱动皮带运行。每台电机由一台变频器拖动，运行在矢量控制方式下。其中一台变频器作为主机，接收来自用户上位控制系统的信号，负责皮带系统的速度控制和整体逻辑控制；其余的变频器作为从机，接收来自主变频器的转矩给定信号和逻辑控制信号，并向主变频器报告自身的状态。由于各变频器执行相同的转矩给定信号，因此各电机的输出转矩相同。该方案的特点是，系统配置简单、可靠，能够满足N+1的电机配置要求，能够完成主动的转矩协调控制，使
各电机出力相同。
对于需要进行各电机出力均衡主动控制的场合，如果电机数量较多，或者各电机距离较远，系统构成较复杂，或者需要N+2以上的冗余配置，可以采用多机统一协调控制运行方案。此种方式下，每台电机由一台变频器拖动，运行在矢量控制方式下。专设一台协调控制柜，协调控制柜接收来自上位控制系统的转速给定信号和起停逻辑信号，以及来自现场的转速反馈信号，负责皮带系统的速度控制和整体逻辑控制。各变频器均作为从机，接收来自协调控制柜的转矩给定信号和逻辑控制信号，并向协调控制柜报告自身的状态。因为各变频器执行相同的转矩给定信号，故各电机的输出转矩相同，由于各变频器地位相同，因此能够实现多机系统的冗余设计。该方案的特点是控制策略灵活，能够满足用户现场各种实际需求，能够实现复杂系统的协调控制。
二、现场高压变频调速系统及采用的控制方案介绍
该系列高压变频调速系统，以高可靠性、易操作、高性能为设计目标，满足用户对于矿用负载调速节能、改善生产工艺的迫切需要；为了最大限度的缩短高压变频调速系统安装和改造的施工周期，系统采用了一体化设计的理念，包括变压器柜、功率柜、控制柜等所有部件及内部连线，用户只须连接高压输入、高压输出、低压控制电源和控制信号线即可。在先进的生产和管理环境中，整套系统在出厂前已进行整体测试，确保每一台出厂设备的质量和性能。
为了适应改造项目的需要和降低新建项目的投入，高压变频调速系统中的每一个功能部件可以分步进行安装，确保了高压变频调速系统不会在运输和安装过程中出现意外，方便的前后维护方式、灵活多样的散热方式、高性能的重要进口元器件、先进的生产工艺大大降低了高压变频调速系统对现场环境的要求。
对于两机驱动的皮带机变频控制，为了有效实现电机的负载平衡控制，高压变频调速系统适宜采用主一从方式进行控制。一台变频器作为主控，发出输出转矩给定值，控制另一台高压变频调速系统同步运行。各高压变频调速系统仅对电机的转矩进行控制，从控电机的转速是不可控量，由物理系统的实际特性决定运行两台电机的速度匹配。
主控高压变频调速系统控制l# 电机的转速，并给出两台电机的输出转矩给定值，从控高压变频调速系统根据收到的电机输出转矩给定值控制2# 电机的输出转矩。
变频器采用无速度传感器矢量控制技术，对电机转速的精度控制在0. 5%以内，如果电机需要更高的控制精度，可以采用速度传感器，控制精度在0．1％ 以内。
主控高压变频调速系统和从控高压变频调速系统均有外部信号连锁控制和状态、报警逻辑信号输出，主控高压变频调速系统接收本地或者远程的“起动”、“停机”和“紧急停机”指令，以及来自从控高压变频调速系统的“紧急停机”指令，从控高压变频调速系统接收来自主控高压变频调速系统的“起动”和“紧急停机”指令，同时接收从控高压变频调速系统
本地或者远程联动的“紧急停机”指令。
在两台高压变频调速系统的PLC逻辑程序中进行逻辑互锁，使得两台高压变频调速系统同时起动，同时停机。
