微能大功率“并機”結(jié)構(gòu)變頻器在熱電廠的應用
在國內(nèi)通用低壓（AC1000V以下）傳動市場上，多數(shù)變頻器生產(chǎn)廠家一般只生產(chǎn)315KW以下的機型，對于更大功率（355－1000KW）等級的電機，很多廠家都束手無策或者采用國外的產(chǎn)品，深圳微能科技公司針對市場上客戶的需求以及目前國內(nèi)在這一領(lǐng)域上的空白，組織研發(fā)力量進行研發(fā)，于2005年底先后完成了560、630、710、800、1000kW380V及660～690V的設計。公司于06年初提供了首臺380V630kW變頻器在山東招遠某廠投入運行，最早投運的機器已運行兩年多，實踐證明現(xiàn)場運行穩(wěn)定、可靠。這標志著微能科技公司在生產(chǎn)低壓超大功率變頻器技術(shù)方面達到了一個新的高度，也為國人在掌握這方面技術(shù)上做出有益的嘗試和突破。
1）、低－－-低方案：AC380V,500KW以下電動機采用380V變頻器+低壓電動機方案。
3）、高－－-高方案：1000KW以上優(yōu)選高壓變頻器+高壓電動機方案。
但是在國內(nèi)有著許許多多的負載特別是大功率的風機和水泵功率都在315KW以上，而電壓等級都是380－690V，國內(nèi)變頻器廠家受到功率開關(guān)器件容量限制，單個變頻器的容量是十分有限的，使得國內(nèi)超大功率變頻器的技術(shù)發(fā)展停止不前。
深圳微能科技公司經(jīng)過研發(fā)和實踐，對于實現(xiàn)大容量的變頻器，同樣也可以采用并聯(lián)技術(shù)。通過多個變頻器并聯(lián)進行擴容，不僅可以充分利用新型IGBT開關(guān)器件的優(yōu)勢，減少系統(tǒng)的體積，降低噪聲，還可以提高系統(tǒng)的動態(tài)響應速度，與此同時經(jīng)比較高-低-高或高-高方案可節(jié)約一倍以上的成本投入。
4）故障保護除單臺變頻器故障保護外，當均流或同步異常時，要將相應有故障的變頻器切除，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定。
解決上述問題的關(guān)鍵是解決均流問題，鑒于此，采用有功和無功并聯(lián)控制方式，目前生產(chǎn)之機器均流水平均很理想，每臺機器電流不均衡部分均限制在±1%額定電流范圍內(nèi)。微能公司集電力電子運用于電機驅(qū)動控制的專業(yè)技術(shù)，采用先進的SVPWM優(yōu)化調(diào)制方法，將光電隔離/傳輸技術(shù)運用于變頻器的控制與驅(qū)動。結(jié)合先進的電力電子器件，微能“并機”結(jié)構(gòu)超大功率變頻器具有技術(shù)先進、性能穩(wěn)定、體積小、價位低的特點
電廠鍋爐行業(yè)中，已大量對風機、水泵類進行變頻改造，并取得了顯著的節(jié)能效果。但其進行節(jié)能改造的低壓設備大部分是315KW以下，而這次微能公司改造的是690V,560KW的交流電機。
具有如下特點：
1）共用一個控制鍵盤和控制主板保證系統(tǒng)的頻率、相位、幅度達到一致。
2）共用輸入與輸出合成電抗器，保證兩臺變頻器輸出功率平衡。
3）共用直流母線，實現(xiàn)有功和無功的并聯(lián)，解決均流問題
4）每個并聯(lián)運行的變頻器采用全數(shù)字化控制，易于在變頻器之間更好地進行均流控制和通信，或者在變頻器模塊中實現(xiàn)復雜的均流控制算法，從而實現(xiàn)高可靠性、高冗余度的逆變單元并聯(lián)運行系統(tǒng)；
微能變頻適合中國國情，具有以下產(chǎn)品特點：
1)±20%電壓波動設計，適用中國大型工礦企業(yè)電網(wǎng)狀況；
2)SVPWM優(yōu)化調(diào)制技術(shù)，配合專業(yè)的波型處理電路，降低整機熱損耗1/3以上，提高產(chǎn)品穩(wěn)定性及壽命；
3)光電隔離技術(shù)運用在變頻器控制與驅(qū)動電路中，以達到精確信號采集與控制，異?，F(xiàn)象保護靈敏、準確；
4)多種負載運行控制及保護，如過流、過壓、過載、欠壓、缺相、短路等；
5)靈活的控制方式，如RS-485控制、PI調(diào)節(jié)、多段速度、程序控制、比例聯(lián)動，控制端子與模擬信號端子可自由編程設定，方便組成多種控制系統(tǒng)；
微能變頻器采用國際領(lǐng)先的矢量控制，具有以下性能特點：
具有矢量控制、V/F控制切換功能，可按使用要求在V/F控制、V/F帶PG、無速度傳感器矢量控制、矢量控制帶PG的四種模式中任選
具有電機參數(shù)自辨識功能，負載適應能力強
先進的電機自動調(diào)諧功能，可使電機工作在最佳狀態(tài)
節(jié)能控制功能可使電機高效運行。配合PID調(diào)節(jié)器可實現(xiàn)完全的自動化運行
滑差補償功能可使電機穩(wěn)定運行
內(nèi)置自動轉(zhuǎn)矩補償功能，有/無PG均可獲得超強的啟動轉(zhuǎn)矩
使用速度反饋進行速度控制，可使電機高精度穩(wěn)定運行
使用力矩控制功能，可使電機恒力矩運行
具有故障自動復位功能，可在非實質(zhì)性故障狀態(tài)下連續(xù)運行
大屏幕LCD顯示，界面友好，多種參數(shù)可在線調(diào)整且具有參數(shù)拷貝功能，使用方便
對電網(wǎng)污染小，可高功率運行
5、投資成本與回報比較
我們已電廠560KW做投資成本分析，在通常設計中風門依然保留，以及電纜等成本不列入比較之中，以下成本分析旨在比較各方案的差異性。
1)、風門+電動機控制合計成本(RMB)20萬
優(yōu)點：投資成本低，系統(tǒng)簡單主要設備成本（RMB）560KW電動機10萬低壓控制柜10萬
缺點：啟動電流大，不節(jié)能，控制精度低，難維護，自動化程度不高。
2)、液力耦合器+電動機合計成本(RMB)26萬
優(yōu)點：電流小，減少電網(wǎng)沖擊，調(diào)速穩(wěn)定，節(jié)能。主要設備成本（RMB）560KW電動機10萬低壓控制柜10萬變頻器16萬
缺點：投資成本高，設備維護成本高，自動化程度低，節(jié)能效果不明顯。
3)、變頻器+電機合計成本(RMB)36萬
優(yōu)點：平均節(jié)能30%以上，電機軟啟動對電網(wǎng)無沖擊，可靠性高，免維護，調(diào)速特性優(yōu)良，機械振動小和磨損較少，保護功能完善，自動化程度高，容易實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)控制和計算機通訊。主要設備成本（RMB）560KW電動機10萬低壓控制柜10萬變頻器16萬
缺點：產(chǎn)生一定的諧波電流，對電網(wǎng)和周遍設備有干擾。
比較以上三種方案可見，從電廠工藝狀況和投資回報率角度考慮，投入成本半年即可收回。低壓變頻方案是最經(jīng)濟可靠的。
6、結(jié)束語
國家節(jié)能部門經(jīng)過實施電機設備節(jié)能減排工作，企業(yè)收效明顯，相關(guān)負責人說：“大功率和超大功率變頻器的市場前景日益被業(yè)內(nèi)看好。變頻調(diào)速的典型應用是以節(jié)能為目的的風機調(diào)速、泵類調(diào)速。而經(jīng)過對使用變頻器的專業(yè)技術(shù)人員和管理人員的訪談得知，目前我國大功率和超大功率變頻器的主導品牌是西門子、ABB和三菱。微能自前年公司推出“并機”機型以來，一直受到市場矚目，中、大機型的出貨量持續(xù)增長，微能變頻器將領(lǐng)導國產(chǎn)大功率和超大功率變頻器新一輪競爭的開始。
1）、低－－-低方案：AC380V,500KW以下電動機采用380V變頻器+低壓電動機方案。
3）、高－－-高方案：1000KW以上優(yōu)選高壓變頻器+高壓電動機方案。
但是在國內(nèi)有著許許多多的負載特別是大功率的風機和水泵功率都在315KW以上，而電壓等級都是380－690V，國內(nèi)變頻器廠家受到功率開關(guān)器件容量限制，單個變頻器的容量是十分有限的，使得國內(nèi)超大功率變頻器的技術(shù)發(fā)展停止不前。
深圳微能科技公司經(jīng)過研發(fā)和實踐，對于實現(xiàn)大容量的變頻器，同樣也可以采用并聯(lián)技術(shù)。通過多個變頻器并聯(lián)進行擴容，不僅可以充分利用新型IGBT開關(guān)器件的優(yōu)勢，減少系統(tǒng)的體積，降低噪聲，還可以提高系統(tǒng)的動態(tài)響應速度，與此同時經(jīng)比較高-低-高或高-高方案可節(jié)約一倍以上的成本投入。
4）故障保護除單臺變頻器故障保護外，當均流或同步異常時，要將相應有故障的變頻器切除，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定。
解決上述問題的關(guān)鍵是解決均流問題，鑒于此，采用有功和無功并聯(lián)控制方式，目前生產(chǎn)之機器均流水平均很理想，每臺機器電流不均衡部分均限制在±1%額定電流范圍內(nèi)。微能公司集電力電子運用于電機驅(qū)動控制的專業(yè)技術(shù)，采用先進的SVPWM優(yōu)化調(diào)制方法，將光電隔離/傳輸技術(shù)運用于變頻器的控制與驅(qū)動。結(jié)合先進的電力電子器件，微能“并機”結(jié)構(gòu)超大功率變頻器具有技術(shù)先進、性能穩(wěn)定、體積小、價位低的特點
電廠鍋爐行業(yè)中，已大量對風機、水泵類進行變頻改造，并取得了顯著的節(jié)能效果。但其進行節(jié)能改造的低壓設備大部分是315KW以下，而這次微能公司改造的是690V,560KW的交流電機。
具有如下特點：
1）共用一個控制鍵盤和控制主板保證系統(tǒng)的頻率、相位、幅度達到一致。
2）共用輸入與輸出合成電抗器，保證兩臺變頻器輸出功率平衡。
3）共用直流母線，實現(xiàn)有功和無功的并聯(lián)，解決均流問題
4）每個并聯(lián)運行的變頻器采用全數(shù)字化控制，易于在變頻器之間更好地進行均流控制和通信，或者在變頻器模塊中實現(xiàn)復雜的均流控制算法，從而實現(xiàn)高可靠性、高冗余度的逆變單元并聯(lián)運行系統(tǒng)；
微能變頻適合中國國情，具有以下產(chǎn)品特點：
1)±20%電壓波動設計，適用中國大型工礦企業(yè)電網(wǎng)狀況；
2)SVPWM優(yōu)化調(diào)制技術(shù)，配合專業(yè)的波型處理電路，降低整機熱損耗1/3以上，提高產(chǎn)品穩(wěn)定性及壽命；
3)光電隔離技術(shù)運用在變頻器控制與驅(qū)動電路中，以達到精確信號采集與控制，異?，F(xiàn)象保護靈敏、準確；
4)多種負載運行控制及保護，如過流、過壓、過載、欠壓、缺相、短路等；
5)靈活的控制方式，如RS-485控制、PI調(diào)節(jié)、多段速度、程序控制、比例聯(lián)動，控制端子與模擬信號端子可自由編程設定，方便組成多種控制系統(tǒng)；
微能變頻器采用國際領(lǐng)先的矢量控制，具有以下性能特點：
具有矢量控制、V/F控制切換功能，可按使用要求在V/F控制、V/F帶PG、無速度傳感器矢量控制、矢量控制帶PG的四種模式中任選
具有電機參數(shù)自辨識功能，負載適應能力強
先進的電機自動調(diào)諧功能，可使電機工作在最佳狀態(tài)
節(jié)能控制功能可使電機高效運行。配合PID調(diào)節(jié)器可實現(xiàn)完全的自動化運行
滑差補償功能可使電機穩(wěn)定運行
內(nèi)置自動轉(zhuǎn)矩補償功能，有/無PG均可獲得超強的啟動轉(zhuǎn)矩
使用速度反饋進行速度控制，可使電機高精度穩(wěn)定運行
使用力矩控制功能，可使電機恒力矩運行
具有故障自動復位功能，可在非實質(zhì)性故障狀態(tài)下連續(xù)運行
大屏幕LCD顯示，界面友好，多種參數(shù)可在線調(diào)整且具有參數(shù)拷貝功能，使用方便
對電網(wǎng)污染小，可高功率運行
5、投資成本與回報比較
我們已電廠560KW做投資成本分析，在通常設計中風門依然保留，以及電纜等成本不列入比較之中，以下成本分析旨在比較各方案的差異性。
1)、風門+電動機控制合計成本(RMB)20萬
優(yōu)點：投資成本低，系統(tǒng)簡單主要設備成本（RMB）560KW電動機10萬低壓控制柜10萬
缺點：啟動電流大，不節(jié)能，控制精度低，難維護，自動化程度不高。
2)、液力耦合器+電動機合計成本(RMB)26萬
優(yōu)點：電流小，減少電網(wǎng)沖擊，調(diào)速穩(wěn)定，節(jié)能。主要設備成本（RMB）560KW電動機10萬低壓控制柜10萬變頻器16萬
缺點：投資成本高，設備維護成本高，自動化程度低，節(jié)能效果不明顯。
3)、變頻器+電機合計成本(RMB)36萬
優(yōu)點：平均節(jié)能30%以上，電機軟啟動對電網(wǎng)無沖擊，可靠性高，免維護，調(diào)速特性優(yōu)良，機械振動小和磨損較少，保護功能完善，自動化程度高，容易實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)控制和計算機通訊。主要設備成本（RMB）560KW電動機10萬低壓控制柜10萬變頻器16萬
缺點：產(chǎn)生一定的諧波電流，對電網(wǎng)和周遍設備有干擾。
比較以上三種方案可見，從電廠工藝狀況和投資回報率角度考慮，投入成本半年即可收回。低壓變頻方案是最經(jīng)濟可靠的。
6、結(jié)束語
國家節(jié)能部門經(jīng)過實施電機設備節(jié)能減排工作，企業(yè)收效明顯，相關(guān)負責人說：“大功率和超大功率變頻器的市場前景日益被業(yè)內(nèi)看好。變頻調(diào)速的典型應用是以節(jié)能為目的的風機調(diào)速、泵類調(diào)速。而經(jīng)過對使用變頻器的專業(yè)技術(shù)人員和管理人員的訪談得知，目前我國大功率和超大功率變頻器的主導品牌是西門子、ABB和三菱。微能自前年公司推出“并機”機型以來，一直受到市場矚目，中、大機型的出貨量持續(xù)增長，微能變頻器將領(lǐng)導國產(chǎn)大功率和超大功率變頻器新一輪競爭的開始。
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