肖海勃+秦振

摘 要：變頻調(diào)速技術(shù)具有節(jié)能、高效等諸多優(yōu)點(diǎn)，煤礦風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用適用于煤礦工作環(huán)境。本文主要是介紹一種新型三電平H橋級(jí)聯(lián)高壓變頻器技術(shù)的原理和特點(diǎn)，進(jìn)而闡述其應(yīng)用以及發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：三電平；H橋級(jí)聯(lián)；高壓變頻器；通風(fēng)機(jī)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.051

1 概述

隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，變頻器在國(guó)民工業(yè)領(lǐng)域上得到了廣泛的應(yīng)用。在煤礦風(fēng)機(jī)調(diào)速上，采用變頻調(diào)速，具有電機(jī)啟動(dòng)電流小，調(diào)速精度高，調(diào)速方便，節(jié)能顯著，是礦井通風(fēng)機(jī)調(diào)速節(jié)能的理想方法。河南安陽(yáng)龍山礦通風(fēng)機(jī)電機(jī)選配YBF5M1-8 355kW×2 ， 6kV風(fēng)機(jī)專(zhuān)用隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)，變頻器采用徐州中礦大傳動(dòng)與自動(dòng)化公司生產(chǎn)的HVD1000三電平電平技術(shù)。該變頻器具有功率器件少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，運(yùn)行可靠，諧波小，功率因數(shù)高等特點(diǎn)。

2 HVD1000變頻器原理

2.1 主回路結(jié)構(gòu)

HVD1000緊湊型變頻器采用三電平單元混聯(lián)技術(shù)，屬于交-直-交、高-高方式變頻器，全部功率單元分為數(shù)量相同的三組，組內(nèi)串聯(lián)。電網(wǎng)高壓電壓經(jīng)過(guò)移相變壓器隔離分組輸出具有一定相位差的低電壓，為串聯(lián)的功率單元供電。在功率單元內(nèi)經(jīng)過(guò)12脈動(dòng)不控整流后，功率單元逆變輸出單相交流電壓，通過(guò)每相各單元的串聯(lián)實(shí)現(xiàn)高壓輸出三相Y型輸出，輸出電平數(shù)達(dá)到25個(gè)電平，輸出波形接近完美正弦波。圖1為HVD1000型變頻器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

2.2 移相變壓器

三電平H橋級(jí)聯(lián)變頻器整流采用多重化整流技術(shù)，因此采用移相變壓器作為整流變壓器，移相的目的是使整流變壓器二次繞組的同名端線電壓之間有一個(gè)相位移，移相變壓器的二次側(cè)分為多繞組形式，每個(gè)繞組采用延邊三角形移相。變頻器輸入側(cè)每一相有3對(duì)三相移相繞組，各移相組的角差為10°，使網(wǎng)側(cè)具有較高的功率因數(shù)。

2.3 變頻器功率單元

三電平H橋級(jí)聯(lián)變頻器的每一個(gè)功率單元的輸入部分采用2個(gè)三相全橋整流橋串聯(lián)，2組三相交流電源通過(guò)整流橋，形成12脈波電壓，支撐電容采用自愈式薄膜電容，從而得到三電平H橋逆變電路所需要的正、負(fù)、零母線，輸出逆變部分為三電平二極管鉗位電路。圖2為一個(gè)功率單元結(jié)構(gòu)圖。

2.4 變頻器控制器

全數(shù)字變頻矢量控制器采用結(jié)構(gòu)，以32位數(shù)字信號(hào)處理器為核心，實(shí)現(xiàn)：速度閉環(huán)控制、單位功率因數(shù)控制、變頻矢量控制、電流閉環(huán)控制，故障診斷等功能。在控制方式上，通過(guò)高性能矢量控制算法，將功率變換裝置和電機(jī)作為整體考慮，實(shí)現(xiàn)高性能調(diào)速的前提下，對(duì)網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)、網(wǎng)側(cè)諧波、電機(jī)定子側(cè)、網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)等系統(tǒng)關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行調(diào)控，滿(mǎn)足系統(tǒng)運(yùn)行在較低的開(kāi)關(guān)頻率、較小的進(jìn)線電抗實(shí)現(xiàn)能量流動(dòng)、單位功率因數(shù)控制、正弦的網(wǎng)側(cè)電流，使變頻器對(duì)電網(wǎng)無(wú)污染。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

安陽(yáng)龍山礦選用中礦大傳動(dòng)與自動(dòng)化有限公司HVD1000光變頻器2套，2016年6月一次投運(yùn)成功。變頻運(yùn)行后，風(fēng)門(mén)全部打開(kāi)，運(yùn)行頻率25Hz左右，不僅完全滿(mǎn)足煤礦生產(chǎn)工藝要求，而且用戶(hù)操作非常方便。變頻器運(yùn)行穩(wěn)定。節(jié)能顯著。與傳統(tǒng)全壓運(yùn)行方式相比，節(jié)能在40%以上。采用變頻運(yùn)行，風(fēng)機(jī)的大部分時(shí)間工作在低速狀態(tài)下，降低了風(fēng)機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度和電氣沖擊，延長(zhǎng)了風(fēng)機(jī)壽命，提高了風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行系數(shù)和運(yùn)行周期。改善了現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境，降低了操作過(guò)程中的故障率。

4 結(jié)束語(yǔ)

徐州中礦大傳動(dòng)與自動(dòng)公司HVD1000型高壓變頻器在安陽(yáng)龍山礦的到了成功應(yīng)用，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定、節(jié)能效果明顯，可以根據(jù)用風(fēng)量的多少進(jìn)行調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。該變頻器也可以廣泛的應(yīng)用到電力、冶金、石化、水泥、等高壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)的行業(yè)，具有廣泛的應(yīng)用前景。

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