高压大功率变频器的研制与应用

所有单元都有6支二极管实现三相全波整流，有4个igbt管构成单相逆变电路。功率单元的主电路如图3所示，4个igbt管分别用t1、t2、t3、t4表示，它们的门极电压分别是ug1、ug2、ug3、ug4、每个功率单元的输出都是一样的pwm波。功率单元输出波形如图4所示。逆变器采用多电平移相pwm技术。同一相的功率单元输出完全相同的基准电压（同幅度、同频率、同相位）。多个单元迭加后的

　　输出波形如图5所示。

　　4.3 系统结构与控制

　　（1） 系统结构

　　整个系统有隔离变压器、3个变频柜和1个控制柜组成，

a） 隔离变压器

　　原边为星形接法，副边共有24个独立的三相绕组，为了适应现场的电网情况，变压器原边留有抽头

　　b） 变频柜

　　a、b、c三相分装在3个柜内，可分别称为a柜、b柜、c柜

　　c） 控制柜

　　柜内装有控制系统，柜前板上装有控制面板、控制接线排等。由于电压等级和容量的不同，不同机型的单元的数量不同，面板的布置也会有些不同。

　　4.4 系统控制

　　整机控制系统有16位单片机担任主控，24个功率单元都有一个自己的辅助cpu，由8位单片机担任，此外还有一个cpu，也是8位单片机，负责管理键盘和显示屏。

　　（1） 利用三次谐波补偿技术提高了电源电压利用率。

　　（2） 控制器有一套独立于高压电源的供电体系，在不加高压的情况下，设备各点的波形与加高压情况相同，这给整机可靠性、调试带来了很大方便。

　　（3） 系统采用了先进的载波移相技术，它的特点是单元输出的基波相迭加、谐波彼此相抵消。所以串联后的总输出波形失真特别小。

5 现场应用

　　本公司分别于2002年8月、10月和2003年3月、4月分别在山东莱芜钢铁股份有限公司炼铁厂、辽河油田锦州采油厂、浙江永盛化纤有限公司应用了本公司生产的高压大功率变频器jd-bp37-630f 2台、jd-bp38-355、jd-bp37-550f各1台。从运行情况看：

　　（1） 变频器结构紧凑，安装简单

　　由于变频器所有部分都装在柜里，不需要另外的电抗器、滤波器、补偿电容、启动设备等一系列其他装置，所以体积小，结构紧凑，安装简单，现场配线少，调试方便。

　　（2） 电机及机组运行平稳，各项指标满足工艺要求。

　　由变频器拖动的电机均为三相普通的异步电动机，在整个运行范围内，电机始终运行平稳，温升正常。风机启动时的噪音及启动电流很小，无任何异常震动和噪音。在调速范围内，轴瓦的最高温升均在允许的范围内。

　　（3） 变频器三相输出波形完美，非常接近正弦波。

　　经现场测试，变频器的三相输出电压波形、电流波形非常标准，说明变频器完全可以控制一般的普通电动机运行，对电机无特殊要求。

　　（4） 变频器运行情况稳定，性能良好。

　　该设备投运以来，变频器运行一直十分稳定。设备运行过程中，我公司技术人员对变频器输入变压器的温升，功率单元温升定期巡检，完全正常。输出电压及电流波形正弦度很好，谐波含量极少，效率均高于97%，优于同类进口设备。

　　（5） 运行工况改善，工人劳动强度降低。

　　变频器可随着生产的需要自动调节电动机的转速，达到最佳效果，工人工作强度大大降低。

　　（6） 变频器操作简单，易于掌握及维护。

　　变频器的起停，改变运行频率等操作简便，操作人员经过半个小时培训就可以全面掌握。另外，变频器各种功能齐全，十分完善，提高了设备可靠性，而且节电效果明显。以山东莱钢股份有限公司应用的jd-bp37-630f变频器为例，该系统生产周期大约为1h，出铁时间为20min，间隔约40min，系统配置电机的额定电流为80a，根据运行情况，及其它生产线的实际运行情况，预计该电机运行电流应在60a，以变频器上限运行频率45hz时，电流为45a，间隔时间运行频率20hz时，电流为20a。根据公式测算节能效果达到42.7%。

6 结束语

　　从这几台这几个月的运行情况看，我公司自行研制生产的高压大功率变频器，运行稳定可靠，节能效果显著，改善了工作人员的工作环境，降低了值班人员的劳动强度。变频器对电机保护功能齐全，减少了维修费用，延长了电机及风机的使用寿命，给用户带来了显著的经济效益，深得用户好评。据专家估计我们国家6kv以上的高压大功率电机约有3万多台，约合650万kw，因此，高压大功率变频器的市场是极其广阔的。