變頻技術在電廠高壓設備中的應用

摘 要：本文著重介紹了高壓變頻調速技能的生長動態和幾種實現方案的技能特點比較研究，并針對發電廠現有風機-水泵的運行特點，提倡使用多電平變頻調速方法，從基礎上管理高壓變頻器的可靠性問題。介紹了兩例以多電平方法實現的高壓變頻調速裝置在發電廠中的實際應用，表示在綜合指標精良的前提下，節能效果非常顯著。

關鍵詞：高壓變頻技術 調速 電廠 節能

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（c）-0137-01

變頻調速技術及裝置在我國有著突飛猛進的生長，由于變頻調速在頻帶領域、動態相應、低頻轉矩、轉差賠償、功率因數、效率等方面是過去的交換調速方法無法比擬的，因此在眾多行業有了遍及的應用，并且在節省能源、改造工藝、提高生產效率等方面發揮了巨大作用，取得了巨大經濟效益。

當前，變頻調速技能在高壓大容量的傳動中所應用有兩個重要難題：一個是我國的高壓大容量的變頻調速技能的成本高、難度大、含量也高，但通常風機水泵等節能調速的裝置要求高回報低投入，從而導致了經濟的難題；二是我國的發電廠中的大功率的電動機供電的電壓高，然而變頻器的開關器件耐壓水平比較低，造成電壓搭配上難題。這兩個方面攔阻了高壓大容量的變頻調速技能的推廣應用，因此怎樣管理高壓供電和用高技能生產出低成本的變頻器是當前相關行業的競爭熱點。

1 幾種高壓變頻器的種類

1.1 高一低一高式高壓變頻調速體系

這種方案的結構是由于受功率元件耐壓級數的限定而推出的。電流型變頻器是構成這種高壓變頻調速體系的重要元素之一，但是，這種電流型變頻器在使用中存在一些問題和缺點，它所構成的高—低—高式高壓變頻調速體系逐漸落伍，并產生了一些不安全因素，帶來了安全隱患。為管理這一問題，根據國家經貿委下達的高壓變頻調速技能創新項目，開發成了使用電壓型變頻器構成的高—低—高式高壓變頻調速體系。它具有如下優點：（1）它不受電機電壓的限定，使用靈活。（2）具有較高的可靠性。（3）投資較少，成本低。（4）原有的老電機不需調換，避免不必要的浪費。經過一段時間的檢驗，本體系至今運行非常可靠，正常，而且操作方便、性能精良、節能效果顯著，這也是國內第一臺接納電壓型變頻器構成的高—低—高式高壓變頻的調速體系，它曾被國家經貿委向導譽為是經濟實用、運行可靠的高壓變頻的調速體系。

1.2 高一高式高壓變頻器

這種高—高式的高壓變頻器是高壓電源經高壓開關柜送至輸入變壓器，該變壓器可以起降壓作用，也可以起斷絕作用。再經變頻器變頻變壓后，直接供電給高壓電動機的定子。這種高壓變頻調速體系主要有以下四種。

（1）多電平式（常用的有四電平）（IGBT）。

這種高壓變頻器的代表應是AISTOM公司生產的AISPAVDM6000系列高壓變頻器，這種高壓變頻器技能先進。其輸出波形非常靠近于正弦波，可實用于平常感觸電機和同步電機調速，而無需減少容量；沒有dv/dt對電機絕緣等的粉碎，電機沒有分外的溫升，是一種技能先進的直接高壓變頻器。而且這種結構可使體系大量使用直流母線方案，為了達成今多臺高壓變頻器內部的能量相互交換；體系構也很易于維護、簡單、可靠。

（2）功率元件（SCR、GTO、SGCT）串聯式。

使用SCR串聯式，如俄羅斯的電力科學研究院研制3TBA系列，愛色尼亞ESTEL公司生產的ATVE系列的高壓變頻器，烏克蘭也生產這種變頻器，這是最早提供市場的直接高壓變頻器。美國ROCKWELL自動化AB公司接納GTO或SGCT串聯作為逆變器功率元件，并接納PWM控制技能，使這種直接高壓變頻器有了很大改造和生長，比如Bulletin1557系列（GTO串聯）和改造型產品PowerFlexTM7000系列（SGCT串聯）的高壓變頻器即是這種高壓變頻器的代表。其技能先進，在發電廠己有應用。

（3）單相逆變器串聯式。

這種類型的高壓變頻器同樣屬于高壓變頻器的一種范例，也可以稱之為“多電平高壓變頻器”。該高壓變頻器最早是被美國的ROBICON公司提出的，隨后意大利的ANSALDO公司、日本的日立公司也開展出了這種類型的高壓變頻器，二種高壓變頻器的電路結構幾乎一樣。在我國也已經有了一些公司開發研究出了這種電路結構的高壓變頻器，比如先行新機電公司、利德華福公司、北京金自天正智能控制股份有限公司、東方凱奇公司等。

（4）中點箝位式（三電平式）（GTO、IGBT）。

這是近幾年生長起來的一種直接高壓變頻器情勢，如SIEMENS公司的使用IGBT功率元件的SIMOVERT MV系列的三電平高壓變頻器，ABB公司使用IGCT功率元件的ACSl000系列的三電平高壓變頻器，GE公司接納GTO和IGBT功率元件的三電平高壓變頻器等。但到現在，它們都只能生產4 160 V以下的高壓變頻器，而6000 V以上的高壓變頻器仍需如高—低—高式那樣使用升壓變壓器升壓。

2 結語

（1）使用變頻調速后，電機可以軟起動，起動電壓降淘汰，大幅度減弱了對電網的打擊。

（2）電廠體系運行時，泵/風機使用變頻變流量體系方案，節省能源，確切可行，效果顯著，尤其是實用于負荷相差較大的體系。

（3）使用變頻調速裝置時，需明白全部風機應同時到場變頻調理，并對有關資料舉行闡發核對，確保電網的有效可靠。

（4）使用變頻調速技能后，由于電機、風機的轉速大幅減少，減弱了機器摩擦，延伸了設置裝備部署的使用壽命，減少了設置裝備部署的維修費，同時也減弱了風機的噪音。

參考文獻

[1]南澤瑞.高壓變頻器在CFB鍋爐風機體系中的應用[J].大眾科技，2011（2）.

[2]徐曉.變頻調速技能在鍋爐風機運行中的應用[J].天津冶金，2002（6）.