高压变频器在现场高压风机节能改造中的应用

AMB-HVI系列高压变频器输出采用多电平移相式PWM技术，同一相的功率单元输出相同幅值和相位的基波电压，但各载波之间互相错开一定电角度，实现多电平PWM，使得输出电压非常接近正弦波。输出电压的每个电平台阶只有单元直流母线电压大小，所以dv/dt很小，功率单元采用较低的开关频率，以降低开关损耗，但输出波形的等效开关频率可以达到单元开关频率的6倍，且输出电平数增加，输出相电压为13电平，线电压为25电平，电平数和等效开关频率的增加有利于改善输出波形，降低输出谐波，其输出波形如图3所示。

图3高压变频器的输出电压和电流波形

2.2IGBT驱动原理

在AMB-HVI变频器的功率单元中，使用高性能、智能化的专用IGBT驱动模块对主控系统输出的PWM控制信号进行隔离、缓冲处理后，使弱电信号（TTL电平）能够驱动高压回路中的大功率IGBT器件，输出我们需要的SPWM电压。

驱动模块辅助功能还包括：对IGBT进行短路、过流、欠压监测和保护。当负载或功率单元一旦出现短路、过流、欠压等方面故障，驱动模块将故障信号上传到主控系统，主控系统的微处理器将根据故障类型进行辨别处理后，发出命令使驱动模块停止工作，禁止该功率单元的输出。与此同时主机中故障处理控制逻辑还会根据故障类型进行更进一步判断，以决定系统是否发生真正的故障，以便系统采取报警停机或继续运行，以保护变频器与配电系统的安全，不至于造成更大的故障和更大的经济损失。

2.3输入变压器

AMB-HVI系列高压变频器的输入侧变压器采用移相式变压器，其电气原理图如图4所示。变压器原边绕组为6kV，副边共十八个绕组分为三相。每个绕组为延边三角形接法，分别有±5o、±15o、±25o移相角度，每个绕组接一个功率单元，这种移相接法可以有效地消除35次以下的谐波。因此，采用移相变压器进行隔离降压，使得输入侧功率因数在0.96以上，不会对电网造成超过国家标准的谐波干扰。

图4移相变压器电气原理图

3改造方案

考虑到变频器退出运行后，为了不影响生产，确保系统正常工作，配置工频旁路，当变频器出现故障时，将电机投切到工频下运行。整个系统由1台高压变频柜、1台控制柜、1台变压器柜、一台旁路柜、一台电机及一台送风机组成，下图为送风机变频方案示意图。

图5送风机变频方案示意图