論高壓變頻器與內(nèi)饋高頻斬波

王 明 劍

(太原市熱力公司，山西 太原 030000)

論高壓變頻器與內(nèi)饋高頻斬波

王 明 劍

(太原市熱力公司，山西 太原 030000)

變頻器與內(nèi)饋高頻斬波是新型的電氣節(jié)能設(shè)備，它能使傳統(tǒng)的大馬拉小車(chē)這種不相匹配的系統(tǒng)裝置變的相互適合匹配，有效的節(jié)約了不必要的浪費(fèi)，同時(shí)它還可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，能滿足用戶與設(shè)備相應(yīng)的需求。主要從理論方面出發(fā)，對(duì)變頻器與內(nèi)饋高頻斬波的原理進(jìn)行介紹，從它們各方面進(jìn)行討論對(duì)比分析，從而知道它們的優(yōu)劣，在實(shí)際投入與運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行選擇，從而更加節(jié)能節(jié)效。

變頻器，內(nèi)饋高頻波調(diào)速，諧波，功率因數(shù)

太原市熱力公司城西熱源廠建廠使用流化床鍋爐，鍋爐運(yùn)行中對(duì)風(fēng)量有較高的要求，當(dāng)時(shí)風(fēng)門(mén)與水泵都采用高壓內(nèi)饋斬波技術(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，后來(lái)由于城市發(fā)展需求擴(kuò)網(wǎng)，又增加兩臺(tái)變頻設(shè)備進(jìn)行水泵調(diào)節(jié)，現(xiàn)在城市管網(wǎng)水流采用高壓內(nèi)饋斬波和高壓變頻共同進(jìn)行調(diào)節(jié)循環(huán)。它們都為電氣節(jié)能設(shè)備，下面我們從幾個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行介紹比較。

1 內(nèi)饋電機(jī)高頻斬波調(diào)速系統(tǒng)工作原理

內(nèi)饋電機(jī)斬波調(diào)速系統(tǒng)由繞線式內(nèi)饋調(diào)速電機(jī)及調(diào)速裝置組成。內(nèi)饋調(diào)速電機(jī)與普通繞線電機(jī)相比，除有定子繞組及轉(zhuǎn)子繞組外，在定子槽內(nèi)，增添了一個(gè)反饋繞組，取代串級(jí)調(diào)速裝置中的外饋?zhàn)儔浩鳌?nèi)饋電機(jī)高頻斬波調(diào)速裝置由轉(zhuǎn)子整流器、高頻斬波器、晶閘管相控逆變器及DSP控制器組成。運(yùn)行調(diào)速狀態(tài)時(shí)：QS1是斷開(kāi)的，QS2,QS3是閉合狀態(tài)的；運(yùn)行檢修狀態(tài)時(shí)：QS1是閉合的，QS2,QS3是斷開(kāi)狀態(tài)。原理圖如圖1所示。

內(nèi)饋斬波調(diào)速是一種新型交流節(jié)能調(diào)速裝置，轉(zhuǎn)子反饋給調(diào)節(jié)繞組的功率越多，軸功率越少，轉(zhuǎn)速就越低；反之，轉(zhuǎn)子反饋給調(diào)節(jié)繞組的功率越少，軸功率輸出越多，轉(zhuǎn)速就越高。

2 高壓變頻器原理

我們常見(jiàn)的變頻器有三種類(lèi)型：高—低—高方式變頻器;低—高方式變頻器；高—高方式變頻器。高—低—高方式變頻器，低—高方式變頻器這兩種類(lèi)型變頻器都應(yīng)用于小功率的高壓電動(dòng)機(jī)節(jié)能調(diào)頻；高—高方式變頻器應(yīng)用于大功率的高壓電動(dòng)機(jī)節(jié)能調(diào)頻。下面我們介紹的是高—高方式變頻器。

高—高型高壓變頻器通過(guò)隔離變壓器，為每個(gè)功率單位提供三相電源輸入。隔離變壓器原邊繞組與高壓直接相連，為Y型接法；副邊繞組數(shù)量依變頻器電壓等級(jí)結(jié)構(gòu)而定，見(jiàn)圖2。

每個(gè)變頻器的功率單元是經(jīng)過(guò)整流一個(gè)直流電壓，由于為功率單元提供電源的變壓器副邊繞組間有一定的相位差，從而消除了大部分由單個(gè)功率單元所引起的諧波電流。變頻器輸出電源是將多個(gè)三相輸入、單相輸入的低壓功率單元的輸出串聯(lián)疊波得到，見(jiàn)圖3。

3 斬波內(nèi)饋調(diào)速與高壓變頻調(diào)速的對(duì)比

3.1結(jié)構(gòu)對(duì)比

變頻器適用于普通感應(yīng)式交流異步電動(dòng)機(jī)，變頻器控制的電機(jī)維護(hù)量少。內(nèi)饋高頻斬波適用于特殊繞線式電動(dòng)機(jī)，斬波控制器接在轉(zhuǎn)子與內(nèi)饋繞組之間，由于是繞線式電動(dòng)機(jī)，具有滑環(huán)且需要定期更換碳刷。高壓變頻器與內(nèi)饋斬波調(diào)速系統(tǒng)體積較大，占地面積較多。

3.2可靠性

目前市場(chǎng)上電力電子元件多為低壓元器件的，內(nèi)饋高頻斬波調(diào)速以低壓控制高壓，從而設(shè)備運(yùn)行可靠；而高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)帶有變壓器單元，有較高的發(fā)熱量，對(duì)周?chē)h(huán)境的要求較高，同時(shí)還會(huì)遭遇到電力電子器件耐壓?jiǎn)栴}。

3.3諧波

內(nèi)饋斬波調(diào)速運(yùn)行中電流畸型波小，由于轉(zhuǎn)子的隔離，不會(huì)對(duì)電網(wǎng)波形造成影響。變頻調(diào)速在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的諧波，必須裝濾波裝置，否則會(huì)直接影響電網(wǎng)，并對(duì)其他電氣設(shè)備的正常運(yùn)行造成巨大的危害。

3.4電網(wǎng)影響

內(nèi)反饋斬波調(diào)速啟動(dòng)時(shí)電流很大，對(duì)電網(wǎng)沖擊較大，需要在風(fēng)門(mén)的幫助下進(jìn)行。而高壓變頻器啟動(dòng)能很好地從低速調(diào)到高速，不需要在風(fēng)門(mén)的幫助下進(jìn)行。

3.5功率因數(shù)

內(nèi)反饋斬波一般不帶有補(bǔ)償器，功率因數(shù)較低，在0.80左右；而高壓變頻器自帶補(bǔ)償器，功率因數(shù)較高，達(dá)到0.92。

3.6振動(dòng)值對(duì)比

振動(dòng)值是大型電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中的一個(gè)重要指數(shù)值，它能有效的反映出電動(dòng)機(jī)軸承和其他的問(wèn)題。內(nèi)饋斬波電機(jī)在前軸端帶有風(fēng)扇，后軸端帶有滑環(huán)，比變頻電動(dòng)機(jī)多出好多軸部分，所以實(shí)際的運(yùn)行中變頻電動(dòng)機(jī)比內(nèi)饋斬波電動(dòng)機(jī)振動(dòng)值低。

4 應(yīng)用現(xiàn)狀

低壓變頻器在市場(chǎng)上廣泛應(yīng)用，但高壓變頻器卻有爭(zhēng)議。原因在于高壓變頻器是在低壓變頻器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，卻存在有很大的問(wèn)題：1)高壓變頻器供電電壓高，且目前世界上電力電子元器件的耐壓水平與其還有一定的差距，很容易將元器件擊穿；2)高壓變頻器由于輸出高電壓，控制功率較大，其技術(shù)難度較高，制造成本昂貴，投入較大。

由于內(nèi)饋高頻斬波調(diào)速系統(tǒng)是低壓控制高壓，采用成熟的電力電子元器件，同時(shí)成本低，回收周期短。

由上所述，鑒于各行業(yè)的大型企業(yè)中風(fēng)機(jī)泵類(lèi)用電量占電網(wǎng)總量一半居多，節(jié)能調(diào)速具有很大的市場(chǎng)份額，經(jīng)濟(jì)潛力很大，節(jié)能調(diào)速改造勢(shì)在必行。通過(guò)以上對(duì)比：和高壓變頻器相比，斬波內(nèi)饋調(diào)速系統(tǒng)在性能指標(biāo)可靠、資金投入少，節(jié)能效果好，占地面積小等各方面都具有明顯優(yōu)勢(shì)，是企業(yè)風(fēng)機(jī)泵類(lèi)調(diào)速的最佳選擇。但在我廠的運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)變頻器電動(dòng)機(jī)比內(nèi)饋高頻斬波電動(dòng)機(jī)振動(dòng)值偏低，在相同速度狀態(tài)下變頻器電動(dòng)機(jī)比內(nèi)饋高頻斬波電動(dòng)機(jī)消耗功率較高。在此我提出這小小的建議，希望大家在選擇或使用中得到更好的幫助。

Discussiononhighvoltagefrequencyconverterandinternalfeedhighfrequencychopper

WangMingjian

(TaiyuanHeatingPowerCompany,Taiyuan030000,China)

The inverter and internal feedback high frequency chopper is a new type of electrical energy saving equipment, system it can make the traditional big horse car that does not match the change for each other, and effectively saves the unnecessary waste, and it can be adjusted according to the actual needs of the application, users can meet with the corresponding equipment demand. This paper mainly from the theoretical aspect, the principle of the inverter and the internal feedback high frequency chopper were introduced, discussed the contrastive analysis from each of them, so as to know their advantages and disadvantages, choose the actual investment and operation process, and thus more energy-saving.

frequency converter, internal feed high frequency wave speed regulation, harmonic, power factor

1009-6825(2017)29-0135-02

2017-08-07

王明劍(1985- )，男，助理工程師

TU855

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