變頻器在水泥廠的應(yīng)用（三）
三、高壓變頻器的應(yīng)用方式
高壓變頻器在水泥廠的應(yīng)用中通常采用“交一直一交”變頻方式，而“交一直一交”變頻又可分為 “高一低一高”方式及“高一高”方式?！案咭坏鸵桓摺狈绞剑鋵嵸|(zhì)上還是低壓變頻，只不過是從電網(wǎng)和電動機兩端來看是高壓。該方式是中壓變頻技術(shù)發(fā)展中的一種由低壓變頻向中壓變頻過渡的方式。因其存在著中間低壓環(huán)節(jié)需要增加變壓器、無功補償器、諧波濾波器，控制復(fù)雜，可靠性較低，檢修比較困難，設(shè)備占地面積和體積較大，系統(tǒng)的整體效率較低，設(shè)備的維護費用和故障均會相應(yīng)提高，目前已處于逐步淘汰的階段。而隨著中壓變頻技術(shù)的發(fā)展，特別是新的大功率可關(guān)斷器件的研制成功，直接高壓變頻即“高一高”方式，因沒有中間的低壓環(huán)節(jié)，所以效率高、主回路簡單、工作可靠，是目前高壓變頻應(yīng)用的主流。
1．“高低一高”變頻調(diào)速系統(tǒng)
此種調(diào)速控制方案是將高壓通過降壓變壓器，使變頻器的輸入電壓降低，這樣可以采用各大公司一般的交流變頻器，然后將變頻器的輸出電壓通過升壓變壓器提高到6 kV以滿足交流電動機的電壓要求，但此方案存在著以下問題：
?。?）“高一低一高”變頻系統(tǒng)需要用2個變壓器，設(shè)備環(huán)節(jié)比較多，占地面積比較大，從而降低了效率，且降壓、升壓變壓器不能互換，升壓變壓器需要特制，以減弱高次諧波的影響，成本會有所上升。
?。?）該系統(tǒng)輸出波形畸變較大，高次諧波含量較高，對電機的絕緣要求很高。
（3）該系統(tǒng)中的變頻器整流部分普遍采用可控硅橋式整流電路，在電機低速運行時變頻器的功率因數(shù)比較低，波形畸變很大，逆變部分大多采用6脈沖或12脈沖，輸出波形失真較大，有大量高次諧波存在。
（4）該系統(tǒng)中的變頻器工作在低電壓狀態(tài)，為滿足功率輸出的要求，工作電流會很大，往往要求變頻器元件進行并聯(lián)運行，為此必須進行元件配對，加均流措施，檢修要求比較高。
2．“高一高”變頻調(diào)速系統(tǒng)
“高一高”變頻調(diào)速系統(tǒng)（又稱直接高壓變頻系統(tǒng)）是20世紀90年代針對“高一低一高”變頻調(diào)速系統(tǒng)缺陷 所研制成功的新一代變頻調(diào)速系統(tǒng)。該系統(tǒng)從根本上解決了“高一低一高”變頻調(diào)速系統(tǒng)存在的問題，是一種性能優(yōu)越的變頻調(diào)速設(shè)備，它的優(yōu)勢在于：
（1）此系統(tǒng)一般使用l臺變壓器與電網(wǎng)隔離，變頻器輸出直接到電機。由于采用了橋式整流電路，在整個調(diào)速過程中功率因數(shù)很高，coS遠遠大于O．85，不需要裝設(shè)無功補償裝置；又因為“高一高”變頻調(diào)速系統(tǒng)采用多重化脈寬控制，通過模塊輸出串聯(lián)迭加消除高次諧波的影響，不需要再裝諧波濾波器。
?。?）簡化了主電路和控制電路的結(jié)構(gòu)，變頻器在中央處理器調(diào)節(jié)器控制下，調(diào)整整流及逆變部分的控制量，通過調(diào)節(jié)逆變器的脈沖寬度和輸出電壓頻率，既實現(xiàn)調(diào)壓，又實現(xiàn)調(diào)頻，在處理器中集成了高精度的電機理論模型，高速采集變頻器和電機的狀態(tài)參數(shù)，進行優(yōu)化處理，調(diào)節(jié)器進行無偏差的前饋控制，使控制誤差降到了最小，從而使裝置的體積小，重量輕，可靠性高，占地面積小。
?。?）改善了系統(tǒng)的動態(tài)特性，變頻器中逆變器的輸出頻率和電壓，都在逆變器內(nèi)控制和調(diào)節(jié)，因此，調(diào)節(jié)速度快，調(diào)節(jié)過程中頻率和電壓的配合較好，系統(tǒng)的動態(tài)性能好。
?。?）該系統(tǒng)有很好的對負載供電的波形。變頻器的逆變器輸出電壓和電流波形接近正弦波，從而解決了由于以矩形波供電引起的電機發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩降低問題，改善了電動機的運行性能，“高一高”變頻系統(tǒng)適用于常規(guī)電機和電纜的絕緣要求，現(xiàn)有的電機、電纜均可以繼續(xù)使用。
?。?）該系統(tǒng)變頻器工作在高壓狀態(tài)，功率模塊均封裝在絕緣板箱內(nèi)，拆裝方便，用戶可以安全方便地對每個單元進行診斷和查找故障，系統(tǒng)的檢查和調(diào)正可以在變頻器運行中進行，操作人員可以在線調(diào)整參數(shù)。
高壓變頻器在水泥廠的應(yīng)用中通常采用“交一直一交”變頻方式，而“交一直一交”變頻又可分為 “高一低一高”方式及“高一高”方式?！案咭坏鸵桓摺狈绞剑鋵嵸|(zhì)上還是低壓變頻，只不過是從電網(wǎng)和電動機兩端來看是高壓。該方式是中壓變頻技術(shù)發(fā)展中的一種由低壓變頻向中壓變頻過渡的方式。因其存在著中間低壓環(huán)節(jié)需要增加變壓器、無功補償器、諧波濾波器，控制復(fù)雜，可靠性較低，檢修比較困難，設(shè)備占地面積和體積較大，系統(tǒng)的整體效率較低，設(shè)備的維護費用和故障均會相應(yīng)提高，目前已處于逐步淘汰的階段。而隨著中壓變頻技術(shù)的發(fā)展，特別是新的大功率可關(guān)斷器件的研制成功，直接高壓變頻即“高一高”方式，因沒有中間的低壓環(huán)節(jié)，所以效率高、主回路簡單、工作可靠，是目前高壓變頻應(yīng)用的主流。
1．“高低一高”變頻調(diào)速系統(tǒng)
此種調(diào)速控制方案是將高壓通過降壓變壓器，使變頻器的輸入電壓降低，這樣可以采用各大公司一般的交流變頻器，然后將變頻器的輸出電壓通過升壓變壓器提高到6 kV以滿足交流電動機的電壓要求，但此方案存在著以下問題：
?。?）“高一低一高”變頻系統(tǒng)需要用2個變壓器，設(shè)備環(huán)節(jié)比較多，占地面積比較大，從而降低了效率，且降壓、升壓變壓器不能互換，升壓變壓器需要特制，以減弱高次諧波的影響，成本會有所上升。
?。?）該系統(tǒng)輸出波形畸變較大，高次諧波含量較高，對電機的絕緣要求很高。
（3）該系統(tǒng)中的變頻器整流部分普遍采用可控硅橋式整流電路，在電機低速運行時變頻器的功率因數(shù)比較低，波形畸變很大，逆變部分大多采用6脈沖或12脈沖，輸出波形失真較大，有大量高次諧波存在。
（4）該系統(tǒng)中的變頻器工作在低電壓狀態(tài)，為滿足功率輸出的要求，工作電流會很大，往往要求變頻器元件進行并聯(lián)運行，為此必須進行元件配對，加均流措施，檢修要求比較高。
2．“高一高”變頻調(diào)速系統(tǒng)
“高一高”變頻調(diào)速系統(tǒng)（又稱直接高壓變頻系統(tǒng)）是20世紀90年代針對“高一低一高”變頻調(diào)速系統(tǒng)缺陷 所研制成功的新一代變頻調(diào)速系統(tǒng)。該系統(tǒng)從根本上解決了“高一低一高”變頻調(diào)速系統(tǒng)存在的問題，是一種性能優(yōu)越的變頻調(diào)速設(shè)備，它的優(yōu)勢在于：
（1）此系統(tǒng)一般使用l臺變壓器與電網(wǎng)隔離，變頻器輸出直接到電機。由于采用了橋式整流電路，在整個調(diào)速過程中功率因數(shù)很高，coS遠遠大于O．85，不需要裝設(shè)無功補償裝置；又因為“高一高”變頻調(diào)速系統(tǒng)采用多重化脈寬控制，通過模塊輸出串聯(lián)迭加消除高次諧波的影響，不需要再裝諧波濾波器。
?。?）簡化了主電路和控制電路的結(jié)構(gòu)，變頻器在中央處理器調(diào)節(jié)器控制下，調(diào)整整流及逆變部分的控制量，通過調(diào)節(jié)逆變器的脈沖寬度和輸出電壓頻率，既實現(xiàn)調(diào)壓，又實現(xiàn)調(diào)頻，在處理器中集成了高精度的電機理論模型，高速采集變頻器和電機的狀態(tài)參數(shù)，進行優(yōu)化處理，調(diào)節(jié)器進行無偏差的前饋控制，使控制誤差降到了最小，從而使裝置的體積小，重量輕，可靠性高，占地面積小。
?。?）改善了系統(tǒng)的動態(tài)特性，變頻器中逆變器的輸出頻率和電壓，都在逆變器內(nèi)控制和調(diào)節(jié)，因此，調(diào)節(jié)速度快，調(diào)節(jié)過程中頻率和電壓的配合較好，系統(tǒng)的動態(tài)性能好。
?。?）該系統(tǒng)有很好的對負載供電的波形。變頻器的逆變器輸出電壓和電流波形接近正弦波，從而解決了由于以矩形波供電引起的電機發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩降低問題，改善了電動機的運行性能，“高一高”變頻系統(tǒng)適用于常規(guī)電機和電纜的絕緣要求，現(xiàn)有的電機、電纜均可以繼續(xù)使用。
?。?）該系統(tǒng)變頻器工作在高壓狀態(tài)，功率模塊均封裝在絕緣板箱內(nèi)，拆裝方便，用戶可以安全方便地對每個單元進行診斷和查找故障，系統(tǒng)的檢查和調(diào)正可以在變頻器運行中進行，操作人員可以在線調(diào)整參數(shù)。
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