浅谈高压变频调速系统特点与应用

刘巍

【摘要】本文以对某钢铁企业2×360m2烧结机主抽风机电机高压变频调速系统调试为例，阐述了高压变频速系统的分类、特点和应用。

【关键词】高压变频；异步电机；烧结机

On the VFD Features and Applications

Liu Wei

Shenyang Blower Works Group Automatic Control System Engineering Co.， Ltd.， Liaoning Shenyang 110000，

Abstract： In this paper， an iron and steel enterprises to 2×360m2 sintering machine main exhaust fan motor VFD debugging， for example， describes the classification of high voltage variable frequency speed systems， and applications.

Keywords： High frequency； induction motor； sintering machine

1.前言

最近些年我们国家的GDP持续的增加，随之而来的是大量的能源耗费，能源耗费已经成为制约我们国家经济快速发展的一大阻碍。在这样的背景，我们国家投入了大量的资金支持低能耗产业的发展，我将在本文中介绍的高压变频调速技术，就是该领域的节能降耗技术。此项技术在很多的方面超出现有的交流调速模式很多，例如，工作效率和功率因素，低频转矩，转差补偿，频率范围和动态响应等方面都有着很多的优势。日后将会在更为广泛的行业里大量的使用。它的使用将带来诸多的优点，例如工艺汇得到改善，机械设备的工作寿命会变长等。将在业界被广大的用户所认同。

2.变频调速系统的分类及特点

2.1高—低—高式变频调速系统

高—低—高式变频器是将供电电压50HZ，6kV或10kV通过10（6）kV/380V降压变压器经低压变频器变频，再用380V/10（6）kV升压变压器升压后驱动电动机。这种变频技术风险系数低，相对资金投入少方便可靠，不足的是相对的工作效率不高变压器的能耗会加大。

2.2高—低式多级串联型变频器

采用多级低压变频单元串联构成高压变频器，输入变压器为多绕组变压器，功率单元为独立的IGBT H桥智能模块，进行多个串联；通过输入变压器各二次绕组相位差，实现系统的多重化。通过波形连续叠加法，对6kV系统，输入变压器二次的18个独立绕组对应18个功率单元独立工作，进行PWM控制，实现堆压成6kV输出，使输出波形正弦化，实现系统的无谐波化。

3.系统原理

3.1系统结构

控制器和移相变压器和功率单元构成了高压变频调速系统。由10kV电源供电，有24个功率单元，每8个功率单元串联构成一组。

3.2功率单元结构

功率的单元的构成模式是一样的，可以交换单相逆变电路。整流侧为二极管三相全桥，通过对IGBT逆变桥进行正弦PWM控制可以得到交变的方波。

3.3输入侧结构

输入侧由移相变压器给每个单元供电，移相变压器的副边绕组分为三组，对于10KV电压等级的变频器，构成48脉冲整流方式，网侧对的电流波形会被这种多级移相叠加的整流方式大大改善，使其负载下的网侧功率因数接近1。

3.4输出侧结构

输出侧由每个单元的U、V输出端子相互串接而成星型接法给电机供电，通过对每个单元的PWM波形进行重组，可得到阶梯形的PWM波形。这种波形能够最大限度的保持电缆绝缘层的完好程度。在没有滤波器的情况下，波形正弦度好能输出长距离的电缆。无需改装直接用原有电机即可不需降額；同时，电机的谐波损耗、机械振动、轴承和叶片的机械应力都会减少。

在单元出现问题的情况下，能够将这个单元进行移除。不影响其他单元的正常工作。为了了避免停机造成的损失，一般变频器可持续降额运行。

4.常见问题的处理

4.1单元过电压

需要判断进入端的高压电源正向波动数值的大小是否已经超出了警戒的范围。如果是减速时过电压，要酌情加大该系统的减速时间设定值。

4.2单元欠电压

检查输入的高压电源负向波动是否超过允许值。检查以下几个方面是否正常，高压开关、接线螺丝、整流变压器副边、单元三相进线和功率单元三相进线熔断器。

4.3单元过电流

判断功率单元输出端子有没有短路的情况发生和电机绝缘材料的完整程度。检查是否是因为超载运行导致的故障。如果是启动时过电流，应适当增大变频调速系统的加速时间设定值。

4.4单元过热

环境温度的过高、风机的不正常工作、进出风口不畅通、设备长期超负荷运行这些都能导致单元过热，这些都需要需要一一排查。除此以外还有检查继电器的工作状态。

4.5单元缺相

排查开关是否跳闸。变压器副边有无短路的情况发生。地线螺丝的牢固程度。检查功率单元三相进线是否松动，功率单元三相进线熔断器是否完好。

4.6单元光纤通讯故障

查看单元电源开关是否出现故障，正常工作状态的L1指示灯为绿色。检查连接单元和控制器的连接开关是否牢靠，查看光纤的完整程度。

4.7控制器不就绪

控制器自检不能通过时报告该故障，需要再次设定变频调速器的参数，并且在一次的重启系统；故障还存在的话，排查电路之间的连接，或者更替单片机控制板。

4.8变压器过热

当整流变压器过热应时，检查机械是否存在超载运行，另外马上查看变压器副边接线绝缘组织有无出现破损情况。排查线路是否存在发生短路的可能，环境温度超没超出正常温度，风机工作状态是否正常，并且保证风路的畅通。温度控制器的警戒参数是否设置在合理的范围内。并保证设置的参数没有被非法的篡改。

5.结束语

本文主要讲述了高频变压调速系统的特点和技术应用，并且以烧结机两台主抽风机电动机系统例举进行讨论，相关的介绍普通的故障的处理和解决方式。此项技术有着高压大容量、应用广泛、维护成本低、工作效率高、节能效果满意等优点。这项技术的应用将会越来越广泛。身为这种技术的工作人员，在专研理论知识的同时，要紧跟着实践进行总结。用科学的方法进行处理问题和分析问题。它是我们调试人员理论知识的体现，更是我们实际动手能力和解决问题能力的客观反映。

参考文献

[1]徐甫萍.《高压变频调速技术应用实践》.中国电力出版社

[2]李练兵，岳大为，申莉莉.《变频器应用实践》.化学工业出版社