大型风机的高压变频调速系统的选型及其应用

　　4.1 系统主回路电气原理图

　　系统主回路电气原理图如图1所示。

　　4.2高压变频调速系统构成

　　harsvert-a06系列高压变频调速系统由移相变压器、功率单元和控制器组成，有21个功率单元，每7个功率单元串联构成1相。

　　4.3 功率单元结构

　　每个功率单元结构上是完全一致的，可以互换，其电路结构如图2所示，为基本的交—直—交单相逆变电路，整流侧为二极管三相全桥，通过igbt逆变桥进行正弦pwm控制。

　　4.4 输入、输出侧结构

　　输入侧由移相变压器给每个单元供电，移相变压器的副边绕组分为三组，构成42脉冲整流方式，这种多级移相叠加的整流方式可以大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。

　　输出侧由每个单元的u、v输出端子相互串接而成星（y）型接法给电机供电，通过对每个单元的pwm波形进行重组，可得到阶梯pwm波形。

　　4.5 控制器

　　控制器核心由高速单片机来实现，控制器包括电源板、接口板、主控板、总线板、光纤板和功率模块，控制器还包括内置的plc，siemenss7-200cn cpu226cn 1台，模拟量i/o组合模块em235cn 1块，模拟量输出模块em232cn 3块。

　　4.6 软件控制界面

　　通过高压变频器的主界面可以完成变频器的功能设定、参数设定、实时波形显示、运行记录打印、故障查询。在主控界面可以对变频器直接进行启动、设定运行频率、加速、减速、停机、急停和复位等操作。在界面上还显示运行频率、电机速度、输入电流、输出电流、输入电压、输出电压等参数。

　　4.7 高压变频调速系统控制方式

　　（1）本机控制

　　如将高压变频器柜上的选择开关处于本控位置，这时只能由变频器操作，在操作面板上按启动按钮，直接给定频率。

　　（2）远程控制

　　如将高压变频器柜上的选择开关处于远控位置，则在上位机上给出启动信号，并设定给定频率。

5 技术改造后的技术与经济效益分析

　　5.1 技术效能

　　（1）使用变频器控制后能做到无冲击平滑启动（软启动），启动电流小，避免了启动冲击造成的机械损伤和启动电流大、时间长造成的电器发热。

　　（2）风量控制由电机转速控制，实现不同工况下的风量调节，易实现计算机闭环自动调节控制，避免了电机、排烟机在风量小时仍在额定转速下工作。使设备在较小的电流、较低的转速下工作，提高了设备的使用寿命，降低了故障率，同时提高系统效率。

　　（3）风机是典型的二次方律负载，负载功率（p）与转速（n）的三次方成正比：p=kp×n3，只要电机的转速（n）降一点，负载功率（p）就降很多，节电效果十分明显，排烟机常在40～47hz的频率下工作，改后比改前节电17%左右。

　　（4）改造前因故障停机引起的直接经济损失每台窑高达2.4万元/h左右，自从改用变频器控制以来电气、机械故障明显减少。

　　5.2 技术改造前后综合对比

　　技术改造前后综合对比如表3和表4所示。

　　5.3 风机高压变频调速系统应用情况

　　改造前，烧成窑的排烟风机平时开度处于50～80%，风机的节流损失很大，变频改造后，初步统计，节电率达到17%，变频改造后，风机启动平稳，运行中震动减小，轴承温度下降，对减少风机叶轮的积灰，延长清灰周期，提高设备的运行寿命等都起到一定作用。

　　5.4 经济效益分析：

　　2（台）×（6kv×35a－5kv×20a）×0.86（功率因数）×365（d）×24（h）×0.9（运转率）×0.38（元/kwmiddot;h）＝98.2万元/年可见，节电效益明显。

6 结束语

　　此项目于2007年立项，08年6月在3#窑5#、6#排烟风机改造成功，投入工业性试运行。至今，该厂已共技改或新装了23台（套）高压交流变频调速装置，应用在大型风机、泵类负载的高压电机传动控制中，运转情况良好，各项技术性能均达到预期要求，并且都具有较完美的节能降耗效果，应用相当成功。在工业企业，对于许多高压大功率的设备推广和应用高压变频技术，不仅可以取得相当的节能效果和优化自动化控制水平，是企业节能降耗的一个技术措施，而且也是得到国家产业政策支持的，代表了今后工业行业电气装备节能技改的一个方向。