一. 市场意义
我国电力工业2004年底发电总装机容量达到4.4亿kW,年发电量达到了218700亿kWh。平均每年15%的增长速度CONTROL ENGINEERING China版权所有,满足不了社会日益增长的电力需求。连续四年的“电荒”,已让国民经济遭受了一万亿元的巨大损失。一方面电力供给不足,另一方面我国低效率、高电耗的工业装备和民用设施还在迅速增长,单位GDP产能消耗的电能为发达国家的3-5倍。同国际先进水平的差距仍在继续拉大。
目前,全世界正在为能源紧缺而困扰,我国的能源形势尤其严峻。在这样的背景下,国家颁布了《节能法》,并号召各级政府、厂矿企业为建设资源节约型社会而努力。推动社会各方面的节能改造,是当前重要工作之一。
节能改造有各种不同的方面,如加强废物利用、利用可再生能源、禁用耗能设备等,但是,通过对拖动风机、水泵、空气压缩机的高电压大功率电动机变频调
风机、水泵类负载80%的耗电集中在高压大功率电动机上,功率大多集中在300-5000KW之间,分布在各大电厂、自来水厂、钢厂、石油化工企业控制工程网版权所有,进行节能改造易于操作;经过前期的论证和选择,改造后节能一般在20%-40%之间。
3250kW/6kV是迄今为止我公司生产的最大功率的高压变频调速系统,也是目前国产高压交-直-交电压源型变频调速系统达到的最大功率,其额定输出电流达到400A。3250kW/6kV高压变频调速系统的开发成功,进一步满足了市场对大容量高品质高压变频调速系统的需求CONTROL ENGINEERING China版权所有,标志着我公司高压大功率变频器技术又迈上了一个新的台阶。
下面就其系统原理、功能特点、应用范围、优化设计、技术参数等方面进行详细阐述。
二.系统原理
HARSVERT-A系列高压变频调速系统采用直接“高-高”变换形式,为单元串联多电平拓扑结构,主体结构由多组功率模块串联而成,从而由各组低压叠加而产生需要的高压输出,它对电网谐波污染小,输入电流谐波畸变小于4%,电网输入电压谐波畸变小于2%,直接满足IEEE519-1992的谐波抑制标准,输入功率因数高CONTROL ENGINEERING China版权所有,不必采用输入谐波滤波器和功率因数补偿装置;输出波形质量好,输出电流谐波畸变小于2%,不存在谐波引起的电机附加发热和转矩脉动、噪音、输出dv/dt、共模电压等问题,不必加输出滤波器,就可以使用普通的异步电机。3250kW/6KV高压变频系统共有15个功率单元,每5个功率单元串连构成一相,其系统结构如下图,其中(1)为高压开关;(2)为干式移相隔离变压器;(3)为电动机;(4)为功率单元;(5)为主控箱;(6)人机接口;(7)为可编程控制器;(8)为电流霍尔;(9)为电压检测。
功率单元
每个功率单元分别由输入变压器的一组副边供电,功率单元之间及变压器二次绕组之间相互绝缘,二次绕组采用延边三角形接法,实现多重化,以达到降低输入谐波电流的目的。每个功率单元结构上完全一致,可以互换,其电路结构图如下,系统为基本的单相逆变电路,整流侧为二极管三相全桥,IGBT逆变桥的控制方式为PWM控制,并且有自动单元旁路功能。
功率单元内器件承受的最高电压为单元内直流母线的电压,可以直接使用低压功率器件,器件不必串联,不存在器件串联引起的均压问题,而且功率单元中采用的低压IGBT功率模块,驱动电路简单,技术成熟可靠www.cechina.cn,器件工作在低压状态,不易发生故障。
单元旁路功能:当某个功率模