高压变频器的选型--注意事项 点击：19526 | 回复：147
发表于：2005-12-30 16:46:00
楼主
感谢周工提供！
1：选择过高电压等级的弊端
选择过高的电压等级造成投资过高，回收期长。电压等级的提高，电机的绝缘必须提高，使电机价格增加。电压等级的提高，使变频器中电力半导体器件的串联数量加大，成本上升。
可见，对于200～2000kW的电机系统采用6kV、10kV电压等级是极不经济、很不合理的。
2：变频器容量与整流装置相数关系
变频器装置投入6kV电网必须符合国家有关谐波抑制的规定。这和电网容量和装置的额定功率有关。
短路容量在1000MVA以内，1000kW装置12相（变压器副边双绕组）即可，如果24相功率就可达2000kW，12相基本上消除了幅值较大的5次和7次谐波。
整流相数超过36相后，谐波电流幅值降低不显著，而制造成本过高。如果电网短路容量2000MVA，则装置容许容量更大。
3：把最高电压降到3kV以下可节约大量投资
从电力电子器件特性及安全系数考虑电压等级的必要性，受电力电子器件电压及电机允许的dv/dt限制，6kV变频器必须采用多电平或多器件串联，造成线路复杂，价格昂贵，可靠性差。对于6kV变频器若是用1700VIGBT，以美国罗宾康的PERFECTHARMONY系列6kV高压变频器为例，每相由5个额定电压为690V的功率单元串联，三相共60只器件。若是用3300V器件，也需3串共30只器件，数量巨大。另一方面装置电流小，器件的电流能力得不到充分利用，以560kW为例，6kV电机电流仅60A左右，而1700V的IGBT电流已达2400A，3300V器件电流达1600A，有大器件不能用，偏要用大量小器件串联，极不合理。即使电机功率达2000kW，电流也只有140A左右，仍很小。
国外的中压变频器有多个电压等级：1.1kV，2.3kV，3kV，4.2kV，6kV，它们主要由电力电子器件的电压等级所确定。
输出同样功率的变频器，使用较高电压或较多单元串联所花的代价大于用较低电压，较少数量而电流较大单元的代价，也就是说在器件电流允许条件下应尽可能选用低的电压等级。
4：隔离变压器问题
为了隔离、改善输入电流及减小谐波，现在所有的中压“直接变频”器都不是真正的直接变频，其输入侧都装有输入变压器，这种配置短时间内不会改变。既然输入侧有变压器，变频器和电机的电压就没有必要和电网一样，非用10kV和6kV不可，功率2500kW以下电压可以不超过3kV，因此就有了变频器和电机的合理电压等级问题。
200kW～800kW以下的变频调速宜选用380V或660V电压等级。它线路简单，技术成熟，可靠性高，dv/dt小，价格便宜。仍以560kW电机为例，630kW660V的低压变频器约35万，而同容量6000V中压变频器约90万。实现的方法有低-低，低-高，高-低和高-低-高等几种形式。由于电机，变压器的价格远低于变频器，即使更换电机、变压器也合理。
5：原有6kV高压电机如何与3.5kV变频器电压配套
自建国以来传统的6kV高压电机是已投产的主要产品，为了推广3.5kV变频器不可能再花钱更换电机，作者提出一个简便方案，以供参考。
制造厂原有6kV电机一般均为星形接线，其相绕组承受实际电压为3468V，故只要将绕组改接成三角形其它不变。配3.5kV变频器就把变频器电压从6kV下降到3.5kV，从表3可见4.5kV器件不串联就可承受3kV耐压。如果用1.7kV器件3串即可。制造成本将下降30％。而我国目前30MW机组最大电机2500kW采用3.5kV电压完全合理。
6：对电网谐波污染的防治措施
从实用角度整流桥组成12相整流可消除5、7次谐波已基本满足电网谐波要求。因此400kW～800kW采用12相整流即可，1000kW～2500kW采用24相也可以符合要求
1：选择过高电压等级的弊端
选择过高的电压等级造成投资过高，回收期长。电压等级的提高，电机的绝缘必须提高，使电机价格增加。电压等级的提高，使变频器中电力半导体器件的串联数量加大，成本上升。
可见，对于200～2000kW的电机系统采用6kV、10kV电压等级是极不经济、很不合理的。
2：变频器容量与整流装置相数关系
变频器装置投入6kV电网必须符合国家有关谐波抑制的规定。这和电网容量和装置的额定功率有关。
短路容量在1000MVA以内，1000kW装置12相（变压器副边双绕组）即可，如果24相功率就可达2000kW，12相基本上消除了幅值较大的5次和7次谐波。
整流相数超过36相后，谐波电流幅值降低不显著，而制造成本过高。如果电网短路容量2000MVA，则装置容许容量更大。
3：把最高电压降到3kV以下可节约大量投资
从电力电子器件特性及安全系数考虑电压等级的必要性，受电力电子器件电压及电机允许的dv/dt限制，6kV变频器必须采用多电平或多器件串联，造成线路复杂，价格昂贵，可靠性差。对于6kV变频器若是用1700VIGBT，以美国罗宾康的PERFECTHARMONY系列6kV高压变频器为例，每相由5个额定电压为690V的功率单元串联，三相共60只器件。若是用3300V器件，也需3串共30只器件，数量巨大。另一方面装置电流小，器件的电流能力得不到充分利用，以560kW为例，6kV电机电流仅60A左右，而1700V的IGBT电流已达2400A，3300V器件电流达1600A，有大器件不能用，偏要用大量小器件串联，极不合理。即使电机功率达2000kW，电流也只有140A左右，仍很小。
国外的中压变频器有多个电压等级：1.1kV，2.3kV，3kV，4.2kV，6kV，它们主要由电力电子器件的电压等级所确定。
输出同样功率的变频器，使用较高电压或较多单元串联所花的代价大于用较低电压，较少数量而电流较大单元的代价，也就是说在器件电流允许条件下应尽可能选用低的电压等级。
4：隔离变压器问题
为了隔离、改善输入电流及减小谐波，现在所有的中压“直接变频”器都不是真正的直接变频，其输入侧都装有输入变压器，这种配置短时间内不会改变。既然输入侧有变压器，变频器和电机的电压就没有必要和电网一样，非用10kV和6kV不可，功率2500kW以下电压可以不超过3kV，因此就有了变频器和电机的合理电压等级问题。
200kW～800kW以下的变频调速宜选用380V或660V电压等级。它线路简单，技术成熟，可靠性高，dv/dt小，价格便宜。仍以560kW电机为例，630kW660V的低压变频器约35万，而同容量6000V中压变频器约90万。实现的方法有低-低，低-高，高-低和高-低-高等几种形式。由于电机，变压器的价格远低于变频器，即使更换电机、变压器也合理。
5：原有6kV高压电机如何与3.5kV变频器电压配套
自建国以来传统的6kV高压电机是已投产的主要产品，为了推广3.5kV变频器不可能再花钱更换电机，作者提出一个简便方案，以供参考。
制造厂原有6kV电机一般均为星形接线，其相绕组承受实际电压为3468V，故只要将绕组改接成三角形其它不变。配3.5kV变频器就把变频器电压从6kV下降到3.5kV，从表3可见4.5kV器件不串联就可承受3kV耐压。如果用1.7kV器件3串即可。制造成本将下降30％。而我国目前30MW机组最大电机2500kW采用3.5kV电压完全合理。
6：对电网谐波污染的防治措施
从实用角度整流桥组成12相整流可消除5、7次谐波已基本满足电网谐波要求。因此400kW～800kW采用12相整流即可，1000kW～2500kW采用24相也可以符合要求
“选择过高的电压等级造成投资过高，回收期长。电压等级的提高，电机的绝缘必须提高，使电机价格增加。电压等级的提高，使变频器中电力半导体器件的串联数量加大，成本上升。
可见，对于200～2000kW的电机系统采用6kV、10kV电压等级是极不经济、很不合理的。”
1、大功率电机，还要采用市电低压供电，电流太大，导线截面太大，损耗太大，电机制造加工困难；
2、和远距离输电一样，要提高电机工作电压，降低电机工作电流，减小导线截面，减小损耗，提高电机效率；
3、这样对于200～2000kW的电机系统采用6kV、10kV电压等级，是经济的、合理的；
4、提高电压，当然要提高绝缘等级，在这方面的投入是必要的，更重要的是电压提高，电流反比降低，导线截面减小，电机运行效率高，优势大于缺点；
5、只讲提高电压，要提高绝缘等级，及其带来的投入，不讲提高电压的优势及其带来的利益，得出“极不经济、很不合理的”的结论是片面的；
“变频器装置投入6kV电网必须符合国家有关谐波抑制的规定。这和电网容量和装置的额定功率有关。
短路容量在1000MVA以内，1000kW装置12相（变压器副边双绕组）即可，如果24相功率就可达2000kW，12相基本上消除了幅值较大的5次和7次谐波。
整流相数超过36相后，谐波电流幅值降低不显著，而制造成本过高。如果电网短路容量2000MVA，则装置容许容量更大。”
1、已经讨论过，高压变频器的电源隔离变压器，是副边采用多套三相较低压绕组，将高压分压，以方便变流功率管串级变流结构，最终实现高压变频的目的；
2、而“整流相数”即变压器副边采用几套三相绕组，决定电压的高低，每套三相绕组的线电压×套数 = 电机额定电压（高压）；
3、把变压器当作消除谐波的设备，显然是错误的；
4、在谐波中只要：120度×谐波次数N = 360度×整数Z ，则该N次谐波形成零序电流自消耗掉；
5、所以变压器有消除5、7谐波的论述是错误的，没有理论根据的说法；
发表于：2007-11-10 21:56:00
101楼
“选择过高的电压等级造成投资过高，回收期长。电压等级的提高，电机的绝缘必须提高，使电机价格增加。电压等级的提高，使变频器中电力半导体器件的串联数量加大，成本上升。
可见，对于200～2000kW的电机系统采用6kV、10kV电压等级是极不经济、很不合理的。”
1、大功率电机，还要采用市电低压供电，电流太大，导线截面太大，损耗太大，电机制造加工困难；
2、和远距离输电一样，要提高电机工作电压，降低电机工作电流，减小导线截面，减小损耗，提高电机效率；
3、这样对于200～2000kW的电机系统采用6kV、10kV电压等级，是经济的、合理的；
4、提高电压，当然要提高绝缘等级，在这方面的投入是必要的，更重要的是电压提高，电流反比降低，导线截面减小，电机运行效率高，优势大于缺点；
5、只讲提高电压，要提高绝缘等级，及其带来的投入，不讲提高电压的优势及其带来的利益，得出“极不经济、很不合理的”的结论是片面的；
发表于：2007-11-10 22:33:00
102楼
“变频器装置投入6kV电网必须符合国家有关谐波抑制的规定。这和电网容量和装置的额定功率有关。
短路容量在1000MVA以内，1000kW装置12相（变压器副边双绕组）即可，如果24相功率就可达2000kW，12相基本上消除了幅值较大的5次和7次谐波。
整流相数超过36相后，谐波电流幅值降低不显著，而制造成本过高。如果电网短路容量2000MVA，则装置容许容量更大。”
1、已经讨论过，高压变频器的电源隔离变压器，是副边采用多套三相较低压绕组，将高压分压，以方便变流功率管串级变流结构，最终实现高压变频的目的；
2、而“整流相数”即变压器副边采用几套三相绕组，决定电压的高低，每套三相绕组的线电压×套数 = 电机额定电压（高压）；
3、把变压器当作消除谐波的设备，显然是错误的；
4、在谐波中只要：120度×谐波次数N = 360度×整数Z ，则该N次谐波形成零序电流自消耗掉；
5、所以变压器有消除5、7谐波的论述是错误的，没有理论根据的说法；
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