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襄陽變頻器維修分享高壓變頻裝置在水泥廠中的應(yīng)用
來源：flowerred.com.cn 發(fā)布時間：2021/12/1 11:29:26
隨著大功率變頻技術(shù)的發(fā)展，襄陽變頻器維修高壓變頻裝置已越來越多的被應(yīng)用于工況企業(yè)。水泥廠是個耗電大戶，近年來，由于節(jié)能降耗的需要，水泥企業(yè)一些大功率設(shè)備也開始采用變頻調(diào)速，襄陽西門子變頻器維修,襄陽變頻器故障診斷維修表示應(yīng)用變頻器的設(shè)備日益增多，如：高溫風(fēng)機、離心風(fēng)機、水泵、圓盤給料機、螺旋輸送機、粉碎機、皮帶輸送機及排風(fēng)扇等，用大功率變頻器取代傳統(tǒng)的液力耦合器對高溫風(fēng)機、直流裝置對回轉(zhuǎn)窯的調(diào)速，及閥門對大型風(fēng)機風(fēng)量的調(diào)節(jié)。應(yīng)用后不但節(jié)省了電費支出，并提高了產(chǎn)品質(zhì)量，增加了使用上的靈活性，對不同工藝要求適應(yīng)性更強。尤其對風(fēng)機的變頻改造后，改變了過去以改變開度方式來調(diào)節(jié)風(fēng)壓或風(fēng)量的傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，勞動強度減輕，調(diào)節(jié)控制的準性好，提高了產(chǎn)品的合格率，節(jié)電效果可達30%-60%。但大功率變頻技術(shù)（尤其是高壓變頻）正在發(fā)展中，到目前為止還沒有像低壓變頻器那樣有近乎統(tǒng)一的拓撲結(jié)構(gòu)，工程技術(shù)人員對其認識也在逐步成熟中。為了技術(shù)經(jīng)濟合理地使用好大功率變頻裝置，下面將對其控制方式、技術(shù)性能及適用的工況進行系統(tǒng)分析，并就其在水泥廠的使用、選配和應(yīng)注意的問題進行闡述。
1、大功率變頻器結(jié)構(gòu)形式
大功率變頻器按主回路拓撲結(jié)構(gòu)可分為“高-低-高”式變頻器、“高-低”式變頻器、“高-高”式變頻器?！案?高”式又分為電流型、中性點鉗位的三電平電壓型和單元串聯(lián)多電平電壓型。其中：“高-低-高”式變頻器，由于兩側(cè)均需大型變壓器，損耗高，變頻系統(tǒng)啟動時負載能力將下降，諧波較大等缺點，使其發(fā)展受到限制?！案?高”電流型變頻器，一般為兩電平結(jié)構(gòu)，電動機承受的du/dt較大，且需均壓和緩沖電路，技術(shù)復(fù)雜，器件較多，裝置體積大，調(diào)整和維修都比較困難，功率因數(shù)較低，并隨負載變化而變化，不好補償，輸出諧波和共模電壓對電機的影響等問題，電機需降額使用和加強絕緣。其優(yōu)點是不需外加電路就可將負載的再生能量回饋電網(wǎng)。目前，主要應(yīng)用于超大功率場合。
由于上述所敘原因，目前，水泥廠在大功率變頻器選用上，較少采用“高-低-高”式和高壓電流型變頻器，一般采用“高-低”式、三電平電壓型和多電平電壓型變頻器。
（1）“高-低”式結(jié)構(gòu)中變頻器為低壓，電源輸入側(cè)采用變壓器將高壓變?yōu)榈蛪?。由于采用低壓變頻器，變頻器的容量受到限制，電動機需采用專門的變頻低壓電機，其電壓等級一般為690V，水泥廠800KW以下的設(shè)備采用這種結(jié)構(gòu)形式較多。但該類型變頻器一旦故障，電機不能投入工頻電網(wǎng)運行，且產(chǎn)生的諧波較高。
（2）中性點鉗位的三電平電壓型變頻器。其整流電路常采用１２脈沖或24脈沖二極管整流結(jié)構(gòu)，逆變部分采用IGBT或IGCT，在逆變器部分采用鉗位電路，解決了功率器件的串聯(lián)的問題，并使相電壓輸出具有三個電平。該變頻器的主回路結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)少，與二電平結(jié)構(gòu)相比，其逆變器件承受的電壓降低，輸出電壓波形也有較大的改善。三電平電壓型變頻器效率較高，動態(tài)性能較好，過載能力較強。其不足是雖然通過網(wǎng)側(cè)配置，可實現(xiàn)或24脈沖整流，減少網(wǎng)側(cè)諧波，但du/dt仍較大，電動機電流總諧波仍可達１７％以上，所以一般需配特殊電機，若要使用普通電機，必須附加輸出濾波器。另外，其現(xiàn)在高輸出電壓只能做到4.16KV，采用這種變頻器，必須采用變通的方法，改變電機的電壓或在輸出側(cè)加升壓變壓器，這是制約其使用的問題。
（3）單元串聯(lián)多電平電壓型變頻器。其采用多個低壓PWM變頻單元串聯(lián)的方式實現(xiàn)直接高壓,電網(wǎng)電壓經(jīng)過隔離變壓器降壓后給功率單元供電,單相變頻功率單元在輸出端串聯(lián)起來,實現(xiàn)變壓變頻的高壓輸出,直供高壓電動機。
這種變頻器輸入側(cè)變壓器采用多相移位技術(shù)，輸出側(cè)采用多電平正弦PWM技術(shù)，諧波較低，在無輸出濾波器的情況下，就可使THD<1％，其單元串聯(lián)的數(shù)量決定輸出電壓的等級，所以它可適用于任何普通的高壓電動機。雖然采用這種結(jié)構(gòu)會使器件的數(shù)量增加，但由于驅(qū)動功率下降，開關(guān)頻率較低且不必采用均壓電路，系統(tǒng)的效率仍可達97%，功率因數(shù)可達0.95以上。另外，在某個功率單元出現(xiàn)故障時，可自動退出系統(tǒng)，而其余的功率單元可繼續(xù)保持電機的運行，減少停機時造成的損失，便于冗余設(shè)計，技術(shù)上較成熟。
1、大功率變頻器結(jié)構(gòu)形式
大功率變頻器按主回路拓撲結(jié)構(gòu)可分為“高-低-高”式變頻器、“高-低”式變頻器、“高-高”式變頻器?！案?高”式又分為電流型、中性點鉗位的三電平電壓型和單元串聯(lián)多電平電壓型。其中：“高-低-高”式變頻器，由于兩側(cè)均需大型變壓器，損耗高，變頻系統(tǒng)啟動時負載能力將下降，諧波較大等缺點，使其發(fā)展受到限制?！案?高”電流型變頻器，一般為兩電平結(jié)構(gòu)，電動機承受的du/dt較大，且需均壓和緩沖電路，技術(shù)復(fù)雜，器件較多，裝置體積大，調(diào)整和維修都比較困難，功率因數(shù)較低，并隨負載變化而變化，不好補償，輸出諧波和共模電壓對電機的影響等問題，電機需降額使用和加強絕緣。其優(yōu)點是不需外加電路就可將負載的再生能量回饋電網(wǎng)。目前，主要應(yīng)用于超大功率場合。
由于上述所敘原因，目前，水泥廠在大功率變頻器選用上，較少采用“高-低-高”式和高壓電流型變頻器，一般采用“高-低”式、三電平電壓型和多電平電壓型變頻器。
（1）“高-低”式結(jié)構(gòu)中變頻器為低壓，電源輸入側(cè)采用變壓器將高壓變?yōu)榈蛪?。由于采用低壓變頻器，變頻器的容量受到限制，電動機需采用專門的變頻低壓電機，其電壓等級一般為690V，水泥廠800KW以下的設(shè)備采用這種結(jié)構(gòu)形式較多。但該類型變頻器一旦故障，電機不能投入工頻電網(wǎng)運行，且產(chǎn)生的諧波較高。
（3）單元串聯(lián)多電平電壓型變頻器。其采用多個低壓PWM變頻單元串聯(lián)的方式實現(xiàn)直接高壓,電網(wǎng)電壓經(jīng)過隔離變壓器降壓后給功率單元供電,單相變頻功率單元在輸出端串聯(lián)起來,實現(xiàn)變壓變頻的高壓輸出,直供高壓電動機。
這種變頻器輸入側(cè)變壓器采用多相移位技術(shù)，輸出側(cè)采用多電平正弦PWM技術(shù)，諧波較低，在無輸出濾波器的情況下，就可使THD<1％，其單元串聯(lián)的數(shù)量決定輸出電壓的等級，所以它可適用于任何普通的高壓電動機。雖然采用這種結(jié)構(gòu)會使器件的數(shù)量增加，但由于驅(qū)動功率下降，開關(guān)頻率較低且不必采用均壓電路，系統(tǒng)的效率仍可達97%，功率因數(shù)可達0.95以上。另外，在某個功率單元出現(xiàn)故障時，可自動退出系統(tǒng)，而其余的功率單元可繼續(xù)保持電機的運行，減少停機時造成的損失，便于冗余設(shè)計，技術(shù)上較成熟。
