開發(fā)高壓大容量交流變頻器的可行性研究 1
1、前言
我國現(xiàn)有風機、水泵4000萬余臺，用電量占總發(fā)電量的30％、55％的風機、水泵可改為調(diào)速運行，按節(jié)電率20％計算，年節(jié)電可達200億kW.h。風機、水泵采用交流變頻器調(diào)速運行后，節(jié)能效果顯著。有關(guān)方面的統(tǒng)計見表1。
近年來，通過國家政策的引導和支持，部分企業(yè)對風機、水泵投資進行了節(jié)能改造，取得一定的成效，同時也使企業(yè)充分認識到采用交流變頻調(diào)速技術(shù)進行技術(shù)改造是降低成術(shù)，提高效益的有效途徑，符合企業(yè)長遠發(fā)展的根本利益。但目前主要在低壓中小容量（380V，315kW以下）設備上應用，而我國大容暈的風機、水泵電壓等級為6kV或10kV。數(shù)量多，分布廣泛。如自來水行業(yè)的水泵，冶金行業(yè)的風機、水泵，石油行業(yè)的輸油泵、注水泵，化工行業(yè)的風機、壓縮機，電力行業(yè)的鍋爐風機、泵，礦山的風機等。對這些高壓大容量的風機水泵設備進行交流變頻調(diào)遮技術(shù)改造，節(jié)能效益將十分顯著。同時，節(jié)電的投資成本比發(fā)電要低得多（見表2），節(jié)電投資只是發(fā)電投資的1/10～1/100。在能源曰趨緊張、倡導循環(huán)經(jīng)濟的今天，可見對風機、水泵這類“耗電大戶”進行節(jié)能改造是潛力巨大，意義重大，而且見效快，效益好。
國內(nèi)已有企業(yè)對應用交-直-交高壓大容量變器進行了嘗試，并取得了很好的效果，節(jié)能在50％以上。因此，開發(fā)高壓大容量交流變頻器。是十分必要和非常緊迫的。
2、國外高壓大容量交流變頻技術(shù)發(fā)展情況
目前，國外能生產(chǎn)高壓大容量交流變頻器的廠家主要有：西門子、CEGELEC、艾倫-布拉德、羅賓康、ROSSHILL等少數(shù)幾個公司，主要有以下幾種方案。
?。?）高-低-高方式
這是目前應用最多的一種方式，所謂高-低-高方式，就是在通用變頻器（低壓）輸入側(cè)前加一個降壓變壓器，在變頻器輸出側(cè)后加。個升壓變壓器而構(gòu)成高址變頻驅(qū)動系統(tǒng)，如西門子公司曾采用SCR電流型的SIMOVERTA系列交流變頻器，現(xiàn)在又采用新一代的IGBT電壓型S1MOVERTMasterDrives系列交流變頻器，加上降壓/升壓變壓器組成高壓交流變頻系統(tǒng)。
此種方式的特點是：
·易于實現(xiàn)，因變頻系統(tǒng)的主體采用現(xiàn)成的低壓通用變頻器，電壓據(jù)情況可選380～1000VAC，通過降壓/升壓變壓器，即可用于3000～10000VAC電動機的變頻調(diào)速驅(qū)動。
·輸入變壓器一般采用一繞組變壓器，兩個副邊繞組相差30°電角度，以實現(xiàn)12脈沖工作方式，減少主回路諧波。
·由于變頻器輸出含有高次諧波及直流分量，輸出（升壓）變壓器須特殊設計。
（2）直接高壓方式
此方式即直接對高壓電源進行整流后逆變輸出，無需降壓/升壓變壓器。
其性能特點：
適用于400～1000OHP，2300～7200VAC交流電動機，輸出頻率：2～75Hz，準正弦波輸出。
我國現(xiàn)有風機、水泵4000萬余臺，用電量占總發(fā)電量的30％、55％的風機、水泵可改為調(diào)速運行，按節(jié)電率20％計算，年節(jié)電可達200億kW.h。風機、水泵采用交流變頻器調(diào)速運行后，節(jié)能效果顯著。有關(guān)方面的統(tǒng)計見表1。
近年來，通過國家政策的引導和支持，部分企業(yè)對風機、水泵投資進行了節(jié)能改造，取得一定的成效，同時也使企業(yè)充分認識到采用交流變頻調(diào)速技術(shù)進行技術(shù)改造是降低成術(shù)，提高效益的有效途徑，符合企業(yè)長遠發(fā)展的根本利益。但目前主要在低壓中小容量（380V，315kW以下）設備上應用，而我國大容暈的風機、水泵電壓等級為6kV或10kV。數(shù)量多，分布廣泛。如自來水行業(yè)的水泵，冶金行業(yè)的風機、水泵，石油行業(yè)的輸油泵、注水泵，化工行業(yè)的風機、壓縮機，電力行業(yè)的鍋爐風機、泵，礦山的風機等。對這些高壓大容量的風機水泵設備進行交流變頻調(diào)遮技術(shù)改造，節(jié)能效益將十分顯著。同時，節(jié)電的投資成本比發(fā)電要低得多（見表2），節(jié)電投資只是發(fā)電投資的1/10～1/100。在能源曰趨緊張、倡導循環(huán)經(jīng)濟的今天，可見對風機、水泵這類“耗電大戶”進行節(jié)能改造是潛力巨大，意義重大，而且見效快，效益好。
國內(nèi)已有企業(yè)對應用交-直-交高壓大容量變器進行了嘗試，并取得了很好的效果，節(jié)能在50％以上。因此，開發(fā)高壓大容量交流變頻器。是十分必要和非常緊迫的。
2、國外高壓大容量交流變頻技術(shù)發(fā)展情況
目前，國外能生產(chǎn)高壓大容量交流變頻器的廠家主要有：西門子、CEGELEC、艾倫-布拉德、羅賓康、ROSSHILL等少數(shù)幾個公司，主要有以下幾種方案。
?。?）高-低-高方式
這是目前應用最多的一種方式，所謂高-低-高方式，就是在通用變頻器（低壓）輸入側(cè)前加一個降壓變壓器，在變頻器輸出側(cè)后加。個升壓變壓器而構(gòu)成高址變頻驅(qū)動系統(tǒng)，如西門子公司曾采用SCR電流型的SIMOVERTA系列交流變頻器，現(xiàn)在又采用新一代的IGBT電壓型S1MOVERTMasterDrives系列交流變頻器，加上降壓/升壓變壓器組成高壓交流變頻系統(tǒng)。
此種方式的特點是：
·易于實現(xiàn)，因變頻系統(tǒng)的主體采用現(xiàn)成的低壓通用變頻器，電壓據(jù)情況可選380～1000VAC，通過降壓/升壓變壓器，即可用于3000～10000VAC電動機的變頻調(diào)速驅(qū)動。
·輸入變壓器一般采用一繞組變壓器，兩個副邊繞組相差30°電角度，以實現(xiàn)12脈沖工作方式，減少主回路諧波。
·由于變頻器輸出含有高次諧波及直流分量，輸出（升壓）變壓器須特殊設計。
（2）直接高壓方式
此方式即直接對高壓電源進行整流后逆變輸出，無需降壓/升壓變壓器。
其性能特點：
適用于400～1000OHP，2300～7200VAC交流電動機，輸出頻率：2～75Hz，準正弦波輸出。
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