大型風(fēng)機(jī)的高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的選型及其應(yīng)用

　　4.1 系統(tǒng)主回路電氣原理圖

　　系統(tǒng)主回路電氣原理圖如圖1所示。

　　4.2 高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成

　　harsvert-a06系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)由移相變壓器、功率單元和控制器組成，有21個(gè)功率單元，每7個(gè)功率單元串聯(lián)構(gòu)成1相。

　　4.3 功率單元結(jié)構(gòu)

　　每個(gè)功率單元結(jié)構(gòu)上是完全一致的，可以互換，其電路結(jié)構(gòu)如圖2所示，為基本的交—直—交單相逆變電路，整流側(cè)為二極管三相全橋，通過igbt逆變橋進(jìn)行正弦pwm控制。

　　4.4 輸入、輸出側(cè)結(jié)構(gòu)

　　輸入側(cè)由移相變壓器給每個(gè)單元供電，移相變壓器的副邊繞組分為三組，構(gòu)成42脈沖整流方式，這種多級(jí)移相疊加的整流方式可以大大改善網(wǎng)側(cè)的電流波形，使其負(fù)載下的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近1。

　　輸出側(cè)由每個(gè)單元的u、v輸出端子相互串接而成星（y）型接法給電機(jī)供電，通過對(duì)每個(gè)單元的pwm波形進(jìn)行重組，可得到階梯pwm波形。

　　4.5 控制器

　　控制器核心由高速單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，控制器包括電源板、接口板、主控板、總線板、光纖板和功率模塊，控制器還包括內(nèi)置的plc，siemenss7-200cn cpu226cn 1臺(tái)，模擬量i/o組合模塊em235cn 1塊，模擬量輸出模塊em232cn 3塊。

　　4.6 軟件控制界面

　　通過高壓變頻器的主界面可以完成變頻器的功能設(shè)定、參數(shù)設(shè)定、實(shí)時(shí)波形顯示、運(yùn)行記錄打印、故障查詢。在主控界面可以對(duì)變頻器直接進(jìn)行啟動(dòng)、設(shè)定運(yùn)行頻率、加速、減速、停機(jī)、急停和復(fù)位等操作。在界面上還顯示運(yùn)行頻率、電機(jī)速度、輸入電流、輸出電流、輸入電壓、輸出電壓等參數(shù)。

　　4.7 高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)控制方式

　?。?）本機(jī)控制

　　如將高壓變頻器柜上的選擇開關(guān)處于本控位置，這時(shí)只能由變頻器操作，在操作面板上按啟動(dòng)按鈕，直接給定頻率。

　?。?）遠(yuǎn)程控制

　　如將高壓變頻器柜上的選擇開關(guān)處于遠(yuǎn)控位置，則在上位機(jī)上給出啟動(dòng)信號(hào)，并設(shè)定給定頻率。

　　5 技術(shù)改造后的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)效益分析

　　5.1 技術(shù)效能

　?。?）使用變頻器控制后能做到無沖擊平滑啟動(dòng)（軟啟動(dòng)），啟動(dòng)電流小，避免了啟動(dòng)沖擊造成的機(jī)械損傷和啟動(dòng)電流大、時(shí)間長(zhǎng)造成的電器發(fā)熱。

　?。?）風(fēng)量控制由電機(jī)轉(zhuǎn)速控制，實(shí)現(xiàn)不同工況下的風(fēng)量調(diào)節(jié)，易實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，避免了電機(jī)、排煙機(jī)在風(fēng)量小時(shí)仍在額定轉(zhuǎn)速下工作。使設(shè)備在較小的電流、較低的轉(zhuǎn)速下工作，提高了設(shè)備的使用壽命，降低了故障率，同時(shí)提高系統(tǒng)效率。

　?。?）風(fēng)機(jī)是典型的二次方律負(fù)載，負(fù)載功率（p）與轉(zhuǎn)速（n）的三次方成正比：p=kp×n3，只要電機(jī)的轉(zhuǎn)速（n）降一點(diǎn)，負(fù)載功率（p）就降很多，節(jié)電效果十分明顯，排煙機(jī)常在40～47hz的頻率下工作，改后比改前節(jié)電17%左右。

　?。?）改造前因故障停機(jī)引起的直接經(jīng)濟(jì)損失每臺(tái)窯高達(dá)2.4萬元/h左右，自從改用變頻器控制以來電氣、機(jī)械故障明顯減少。

　　5.2 技術(shù)改造前后綜合對(duì)比

　　技術(shù)改造前后綜合對(duì)比如表3和表4所示。

　　5.3 風(fēng)機(jī)高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用情況

　　改造前，燒成窯的排煙風(fēng)機(jī)平時(shí)開度處于50～80%，風(fēng)機(jī)的節(jié)流損失很大，變頻改造后，初步統(tǒng)計(jì)，節(jié)電率達(dá)到17%，變頻改造后，風(fēng)機(jī)啟動(dòng)平穩(wěn)，運(yùn)行中震動(dòng)減小，軸承溫度下降，對(duì)減少風(fēng)機(jī)葉輪的積灰，延長(zhǎng)清灰周期，提高設(shè)備的運(yùn)行壽命等都起到一定作用。

　　5.4 經(jīng)濟(jì)效益分析：

　　2（臺(tái)）×（6kv×35a－5kv×20a）×0.86（功率因數(shù)）×365（d）×24（h）×0.9（運(yùn)轉(zhuǎn)率）×0.38（元/kwmiddot;h）＝98.2萬元/年可見，節(jié)電效益明顯。

　　6 結(jié)束語

　　此項(xiàng)目于2007年立項(xiàng)，08年6月在3#窯5#、6#排煙風(fēng)機(jī)改造成功，投入工業(yè)性試運(yùn)行。至今，該廠已共技改或新裝了23臺(tái)（套）高壓交流變頻調(diào)速裝置，應(yīng)用在大型風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的高壓電機(jī)傳動(dòng)控制中，運(yùn)轉(zhuǎn)情況良好，各項(xiàng)技術(shù)性能均達(dá)到預(yù)期要求，并且都具有較完美的節(jié)能降耗效果，應(yīng)用相當(dāng)成功。在工業(yè)企業(yè)，對(duì)于許多高壓大功率的設(shè)備推廣和應(yīng)用高壓變頻技術(shù)，不僅可以取得相當(dāng)?shù)墓?jié)能效果和優(yōu)化自動(dòng)化控制水平，是企業(yè)節(jié)能降耗的一個(gè)技術(shù)措施，而且也是得到國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策支持的，代表了今后工業(yè)行業(yè)電氣裝備節(jié)能技改的一個(gè)方向。