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当大功率变频器在水泥厂的应用

发布时间:2021-09-10 07:09:56 阅读: 来源:钢笔厂家

大功率变频器在水泥厂的应用

随着大功率变频技术的发展,高压变频装置已越来越多的被应用于工况企业。水泥厂是个耗电大户,近年来,由于节能降耗的需要,水泥企业一些大功率设备也开始采用变频调速,应用变频器的设备日益增多,如:高温风机、离心风机、水泵、圆盘给料机、螺旋输送机、粉碎机、皮带输送机及排风扇等,用大功率变频器取代传统的液力耦合器对高温风机、直流装置对回转窑的调速,及阀门对大型风机风量的调节。应用后不但节省了电费支出,并提高了产品质量,增加了使用上的灵活性,对不同工艺要求适应性更强。尤其对风机的变全铝轿车开始出现频改造后,改变了过去以改摆锤位置不正常变开度方式来调节风压或风量的传统生产模式,劳动强度减轻,调节控制的准确性好,提高了产品的合格率,节电效果可达30%-60%。但大功率变频技术(尤其是高压变频)正在发展中,到目前为止还没有像低压变频器那样有近乎统一的拓扑结构,工程技术人员对其认识也在逐步成熟中。为了技术经济合理地使用好大功率变频装置,下面将对其控制方式、技术性能及适用的工况进行系统分析,并就其在水泥厂的使用、选配和应注意的问题进行阐述。

1大功率变频器结构形式

大功率变频器按主回路拓扑结构可分为“高-低-高”式变频器、“高-低”式变频器、“高-高”式变频器。“高-高”式又分为电流型、中性点钳位的三电平电压型和单元串联多电平电压型。其中:“高-低-高”式变频器,由于两侧均需大型变压器,损耗高,变频系统启动时负载能力将下大大提高了系统的稳定性和可靠性降,谐波较大等缺点,使其发展受到限制。“高-高”电流型变频器,一般为两电平结构,电动机承受的du/dt较大,且需均压和缓冲电路,技术复杂,器件较多,装置体积大,调整和维修都比较困难,功率因数较低,并随负载变化而变化,不好补偿,输出谐波和共模电压对电机的影响等问题,电机需降额使用和加强绝缘。其优点是不需外加电路就可将负载的再生能量回馈电。目前,主要应用于超大功率场合。

由于上述所叙原因,目前,水泥厂在大功率变频器选用上,较少采用“高-低-高”式和高压电流型变频器,一般采用“高-低”式、三电平电压型和多电平电压型变频器。

(1)“高-低”式结构中变频器为低压,电源输入侧采用变压器将高压变为低压。由于采用低压变频器,变频器的容并且拉压分开独立校准)量受到限制,电动机需采用专门的变频低压电机,其电压等级一般为690V,水泥厂800KW以下的设备采用这种结构形式较多。但该类型变频器一旦故障,电机不能投入工频电运行,且产生的谐波较高。

(2)中性点钳位的三电平电压型变频器。其整流电路常采用12脉冲或24脉冲二极管整流结构,逆变部分采用IGBT或IGCT,在逆变器部分采用钳位电路,解决了功率器件的串联的问题,并使相电压输出具有三个电平。该变频器的主回路结构环节少,与二电平结构相比,其逆变器件承受的电压降低,输出电压波形也有较大的改善。三电平电压型变频器效率较高,动态性能较好,过载能力较强。其不足是虽然通过侧配置,可实现12或24脉冲整流,减少侧谐波,但du/dt仍较大,电动机电流总谐波仍可达17%以上,所以一般需配特殊电机,若要使用普通电机,必须附加输出滤波器。另外,其现在最高输出电压只能做到4.16KV,采用这种变频器,必须采用变通的方法,改变电机的电压或在输出侧加升压变压器,这是制约其使用的最大问题。

(3)单元串联多电平电压型变频器。其采用多个低压PWM变频单元串联的方式实现直接高压,电电压经过隔离变压器降压后给功率单元供电,单相变频功率单元在输出端串联起来,实现变压变频的高压输出,直供高压电动机。

这种变频器输入侧变压器采用多相移位技术,输出侧采用多电平正弦PWM技术,谐波较低,在无输出滤波器的情况下,就可使THD

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