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      如何選擇高壓變頻器更經濟

      高壓變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一種頻率的電能控制裝置,被廣泛用于多個領域中。用戶選用高壓變頻器過程中要考慮哪些方面呢?下面小編就來具體介紹如何選擇高壓變頻器更經濟,希望可以幫助到大家。 
      1、選擇過高電壓等級的弊端
            選擇過高的電壓等級造成投資過高,回收期長。電壓等級的提高,電機的絕緣須提高,使電機價格增加。電壓等級的提高,使變頻器中電力半導體器件的串聯數量加大,成本上升。
      可見,對于200~2000kW的電機系統采用6kV、10kV電壓等級是不經濟、很不合理的。
      2、變頻器容量與整流裝置相數關系
            變頻器裝置投入6kV電網須符合國家有關諧波抑制的規定。這和電網容量和裝置的額定功率有關。
      短路容量在1000MVA以內,1000kW裝置12相(變壓器副邊雙繞組)即可,如果24相功率就可達2000kW,12相基本上消除了幅值較大的5次和7次諧波。
      整流相數超過36相后,諧波電流幅值降低不顯著,而制造成本過高。如果電網短路容量2000MVA,則裝置容許容量更大。
      3、把高電壓降到3kV以下可節約大量投資
            從電力電子器件特性及安全系數考慮電壓等級的必要性,受電力電子器件電壓及電機允許的dv/dt限制,6kV變頻器須采用多電平或多器件串聯,造成線路復雜,價格昂貴,可靠性差。對于6kV變頻器若是用1700VIGBT,以美國羅賓康的PERFECTHARMONY系列6kV高壓變頻器為例,每相由5 個額定電壓為690V的功率單元串聯,三相共60只器件。若是用3300V器件,也需3串共30只器件,數量巨大。另一方面裝置電流小,器件的電流能力得不到充分利用,以560kW為例,6kV電機電流僅60A左右,而1700V的IGBT電流已達2400A,3300V器件電流達1600A,有大器件不能用,偏要用大量小器件串聯,不合理。即使電機功率達2000kW,電流也只有140A左右,仍很小。
      國外的中壓變頻器有多個電壓等級:1.1kV,2.3kV,3kV,4.2kV,6kV,它們主要由電力電子器件的電壓等級所確定。
      輸出同樣功率的變頻器,使用較高電壓或較多單元串聯所花的代價大于用較低電壓,較少數量而電流較大單元的代價,也就是說在器件電流允許條件下應盡可能選用低的電壓等級。
      4、隔離變壓器問題
           為了隔離、改善輸入電流及減小諧波,現在所有的中壓"直接變頻"器都不是的直接變頻,其輸入側都裝有輸入變壓器,這種配置短時間內不會改變。既然輸入側有變壓器,變頻器和電機的電壓就沒有必要和電網一樣,非用10kV和6kV不可,功率2500kW以下電壓可以不超過3kV,因此就有了變頻器和電機的合理電壓等級問題。
      200kW~800kW以下的變頻調速宜選用380V或660V電壓等級。它線路簡單,技術成熟,可靠性高,dv/dt小,價格便宜。仍以560kW電機為例,630kW660V的低壓變頻器約35萬,而同容量6000V中壓變頻器約90萬。實現的方法有低-低,低-高,高-低和高-低-高等幾種形式。由于電機,變壓器的價格遠低于變頻器,即使更換電機、變壓器也合理。
      5、原有6kV高壓電機如何與3.5kV變頻器電壓配套

            自建國以來傳統的6kV高壓電機是已投產的主要產品,為了推廣3.5kV變頻器不可能再花錢更換電機,作者提出一個簡便方案,以供參考。制造廠原有6kV電機一般均為星形接線,其相繞組承受實際電壓為3468V,故只要將繞組改接成三角形其它不變。配3.5kV變頻器就把變頻器電壓從 6kV下降到3.5kV,從表3可見4.5kV器件不串聯就可承受3kV耐壓。如果用1.7kV器件3串即可。制造成本將下降30%。而我國目前30MW 機組大電機2500kW采用3.5kV電壓完全合理。

      高壓變頻器選型常見的考慮事項:
             高壓變頻器選型的正確選擇對于控制系統的正常運行是非常關鍵的。選擇變頻器時必須要充分了解變頻器所驅動的負載特性。人們在實踐中常將生產機械分為三種類型: 恒轉矩負載、恒功率負載和風機、水泵負載。
        1 恒轉矩負載
        高壓變頻器負載轉矩TL與轉速n無關,任何轉速下TL總保持恒定或基本恒定。例如傳送帶、攪拌機,擠壓機等摩擦類負載以及吊車、提升機等位能負載都屬于恒轉矩負載。變頻器拖動恒轉矩性質的負載時,低速下的轉矩要足夠大,并且有足夠的過載能力。如果需要在低速下穩速運行,應該考慮標準異步電動機的散熱能力,避免電動機的溫升過高。
        2 恒功率負載
        機床主軸和軋機、造紙機、塑料薄膜生產線中的卷取機、開卷機等要求的轉矩,大體與轉速成反比,這就是所謂的恒功率負載。負載的恒功率性質應該是就一定的速度變化范圍而言的。當速度很低時,受機械強度的限制,TL 不可能無限增大,在低速下轉變為恒轉矩性質。負載的恒功率區和恒轉矩區對傳動方案的選擇有很大的影響。電動機在恒磁通調速時,最大允許輸出轉矩不變,屬于恒轉矩調速;而在弱磁調速時,最大允許輸出轉矩與速度成反比,屬于恒功率調速。如果電動機的恒轉矩和恒功率調速的范圍與負載的恒轉矩和恒功率范圍相一致時,即所謂“匹配”的情況下,電動機的容量和節能高壓變頻器的容量均最小。
        3 平方轉距負載
        節能高壓變頻器在各種風機、水泵、油泵中,隨葉輪的轉動,空氣或液體在一定的速度范圍內所產生的阻力大致與速度n的2次方成正比。隨著轉速的減小,轉矩按轉速的2 次方減小。這種負載所需的功率與速度的3 次方成正比。當所需風量、流量減小時,利用變頻器通過調速的方式來調節風量、流量,可以大幅度地節約電能。由于高速時所需功率隨轉速增長過快,與速度的三次方成正比,所以通常不應使風機、泵類負載超工頻運行。

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