锅炉风机6千伏变频器的要点

一、 选型

高压变频器的种类繁多，可分为交交变频器和交直交变频器;也可分为电流型和电压型;还可分为高高变频器和高低高变频器。根据我厂风机类负载的特性和实际情况，我们采用高高、交直交、电压型变频器，主要由输入变压器、功率单元、控制单元三部分组成。

变频器前设有移相变压器，将供电电压降至变频器所需的输入电压。由于采用功率单元相互串联的办法解决了高压的难题，可直接启动电机，无需输出变压器。变频器的输入侧采用二极管三相桥直接整流，中间直流部分采用电容平波并储能。逆变电流采用IGBT元件，通过PWM变换，可得到频率和幅度都可变的交流电。

高压变频器至少满足以下技术要求

1.整流电路的多重化，脉冲数多达30或36，功率因数高，输入谐波小。无需安装输入滤波器并能保护周围设备免受谐波干扰，也无需安装功率因数补偿装置。

2.采用PWM控制，输出电压波形接近正弦波。dv/dt输出极低，无需安装滤波器。

3.直接高压输出，无需输出变压器，输出电压能自动可调。

4. 功率单元与控制系统采用光纤通讯，强弱电之间完全隔离，提高系统抗干扰能力。

5.为保障控制电源的稳定性，控制电源采用双源技术。一路是普通外部供电，另一路直接来自高压，经变压器降压输入。双路电源切换无时间间隔。

6.为保证冷却系统的安全，变频器冷却风机采用双电源自动切换功能。一路来自变频器本身，另一路外部提供。单个风机独立保护，某台风机出现故障时不影响其它风机的正常运行。

7.功率单元工作电源为高压开关电源，直接取自单元内部电容，避免了瞬时失电的影响。变频器具备高压失电再启动功能。

8.变频器设有两组跳转频率，能跳开机组共振点及风机的喘振区域。具有频率跳跃功能。

9.为适应电网条件，变频器的工作范围U(­20%～+15%)。为避免启动或负载突然变化时，造成输出电流过大，变频器应具备限流功能。

10.完善的上位控制功能。可与DCS系统实现通讯或I/O方式连接。全中文显示，液晶屏直接操作，适合国人使用习惯。控制系统采用DSP功耗小，发热量小，实时性好，可靠性高。内置PID调节器，实现闭环运行。具有本地、远程、上位三种控制方式，具备本地、模拟、多档、上位四种安装方式。

11.功率单元模块化设计，可互换，维护简单。功率单元具备自动旁通电路，能够实现故障不停机。

12.优异的电磁兼容性能，达到以下四级标准

静电放电 符合IEC6100­4­2

快速瞬变 符合IEC6100­4­4

浪涌 符合IEC6100­4­5

辐射电磁场 符合IEC6100­4­3

二、变频器的性能要求1.高压变频器的最主要指标分别是输入侧电流的谐波、输出侧电压的谐波含量。根据GB/14549­93和IEEEStd519­1992的要求：6kv电网谐波电压限值(谐波畸变率) THD≤4%输入侧：由移相变压器给每个功率单元供电，功率单元之间及变压器、二次绕组之间相互绝缘。二次绕组采用延边三角形接法，目的是实现多重化，降低输入电流的谐波成分。副边绕组分为三组，采用30脉冲整流方式。多级移相叠加的整流方式极大改善网侧的电流波形，使其负载下的网侧功率因数接近1，输入电流谐波成分明显降低。

输出侧：每个单元的两个输出端子相互串接而成，通过对每个单元的SPWM的波形进行重组，可得到阶梯PWM波形。此时，波形正弦度好，dv/dt小，能减少对电缆、电机的绝缘损坏。不需要加装输出滤波器就可以使输出电缆长度足够长。电机无需降额使用，电机的谐波损耗减少，消除了由此引起的机械振动。

2.星点漂移

或者称为中性点漂移技术，就是线电压自动均衡技术。在高压变频器运行过程中，当其中一个单元发生故障时，由于具有单元旁路功能，可暂时降额运行。但损坏单元的这一相输出电压降低，与其它两相电压不平衡，造成电机端电流不平衡。常规方法是人为的将其它两相相应的单元也同时旁路，让变频器三相输出电压重新平衡，从而使电机的三相电流平衡。但这种平衡是以降低变频器的输出功率为代价，不允许长时间运行。星点漂移就是通过调整相与相之间的夹角，在相电压输出最大且不相等的前提下，保证最大的线电压均衡输出。星点漂移能够实现高压变频器在一个或几个单元发生故障后，其输出有效电压保持最大的幅值，并调整三相输出线电压平衡。提高了变频器的可靠性，最大限度的保证了变频器连续安全地运行。

3.飞车启动

就是转速跟踪，对旋转中的电机实施再启动。风机在使用中会遇到以下几种情况：

1)风机的转动惯性比较小，轻微的自然风或者烟囱产生的自然抽力，使风机叶轮旋转，有时会出现反转现象。

2)多台风机共用一个风道。如果只停运其中的一台或几台风机，由于其它风机仍运行，致使停运风机被拖动而旋转。

3)一拖多的情况或变频器与工频相互转换的情况。

如果电机转子已有初速度，而定子旋转磁场速度为零。此时启动风机，电动机变成发电状态，电机转子向定子侧供电，使变频器因电容电压泵升过压而跳闸。假设风机在反转时启动，由电机原理得知，当电机定子旋转磁场速度与电机转子速度相差较大时，会产生很大电流，容易出现过流保护。

飞车启动就是检测电机转子速度(频率)，使变频器的输出与此时转子相同的频率，避免过流或超压现象。

4.手动或自动旁路

在高压变频器的运行中，难免出现故障。风机是锅炉系统中重要的负载，所以加装手动或自动旁路。当变频器发生故障，手动或自动切换到工频，不影响风机运行。并且可以不停车的情况下，检修变频器。检修完毕，可再由工频切换到变频器运行。

5.基础保护

为了变频器的安全、可靠地运行及日常监护，变频器必须具备下列各种保护：

1)输入瞬态过电压保护

2)输入工频过电压保护

3)欠电压保护

4)输入过电流保护

5)输出瞬态过电压保护

6)输出过电压保护

7)输出过电流保护

8)输出短路保护

9)输出电压三相不平衡保护

10)变压器超温保护

11)冷却系统故障报警

12)控制系统故障报警

三、环境要求

高压变频器属于电子产品，应严格按照产品的说明书要求安装。

1.潮湿、腐蚀性气体及尘埃将造成电子器件的锈蚀、接触不良、绝缘降低而形成短路。因此应专门设置高压变频器室。

2.温度是影响电子器件寿命及可靠性的重要因素，特别是半导体器件。因此，变频器的冷却风扇应接专门风道直通室外。变频器室必须装备相匹配的空调。

结束语

高压变频器调速技术是强、弱电混合、机电一体的综合技术。既要处理巨大电能的转换，又要处理信息的收集、交换、传输，系统复杂，技术含量高。在实际使用过程中，要加强理论和实践相结合，真正实现节能增效的目标。