變頻器在水泥廠的應(yīng)用（四）
?。?）采用高精度、高速度和光纖數(shù)字通訊控制技術(shù)，保證了低壓控制部分和高壓電機(jī)部分可靠電壓隔離。
四、高壓變頻器的方案設(shè)計(jì)
由于在實(shí)際工程中存在種種不同的情況以及不同的要求，高壓變頻調(diào)速的應(yīng)用方式也多種多樣，由于“高一低一高”變頻方式處于淘汰階段，所以主要針對(duì)在“高一高”變頻方式應(yīng)用中需要重視的幾個(gè)方面進(jìn)行探討。
1．整流方案選擇
采用高壓變頻器的調(diào)速系統(tǒng)因其節(jié)能效果明顯、調(diào)節(jié)方便、維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，而被越來(lái)越多地應(yīng)用。但它的非線性、脈沖性用電的工作方式，帶來(lái)的干擾問(wèn)題亦倍受關(guān)注。對(duì)于一臺(tái)高壓變頻器來(lái)講，它的輸入端和輸出端都會(huì)產(chǎn)生高次諧波，輸入端的諧波會(huì)通過(guò)輸入電源線對(duì)公用電網(wǎng)產(chǎn)生影響。一般來(lái)講，變頻器對(duì)容量大的電力系統(tǒng)影響不是十分明顯，但是對(duì)于系統(tǒng)容量小的系統(tǒng)，諧波產(chǎn)生的干擾就不可忽視，它對(duì)公用電網(wǎng)是一種污染，客觀的存在對(duì)公用電網(wǎng)和其它系統(tǒng)的危害大致有：
?。?）諧波使公用電網(wǎng)的元件產(chǎn)生了附加的諧波損耗，降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的使用率，大量的三次諧波流過(guò)中線時(shí)會(huì)使線路過(guò)熱甚至發(fā)生火災(zāi)。
?。?）諧波影響各種電氣元件的正常工作。諧波對(duì)電機(jī)的影響除引起附加損耗外，還會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)、噪音和過(guò)電流，使電容器、電纜等設(shè)備過(guò)熱，絕緣老化、壽命縮短以至損壞。
?。?）諧波會(huì)引起公用電網(wǎng)局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，這就使上述的危害大大地增加，甚至引起嚴(yán)重事故。
?。?）諧波會(huì)對(duì)臨近的通訊系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致通訊質(zhì)量降低，甚至信息的丟失，使通訊系統(tǒng)無(wú)法正常工作。
通常抑制諧波的方法基本思路有三，其一是裝設(shè)諧波補(bǔ)償裝置來(lái)補(bǔ)償諧波；其二是對(duì)電力電子裝置本身進(jìn)行改造，使其不產(chǎn)生諧波，且功率因數(shù)可控制為l；其三是在市電網(wǎng)絡(luò)中采用適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)抑制諧波。在高壓變頻器應(yīng)用實(shí)例中主要采取以下幾種措施來(lái)達(dá)到抑制諧波的效果，同時(shí)也產(chǎn)生了高壓變頻器在整流部分的幾種應(yīng)用方案：
（1）采用新型的整流器，取消隔離變壓器。大容量的變流器減少諧波的主要方法是采用多重化技術(shù)。高功率因數(shù)整流器主要采用PWM整流器，可構(gòu)成四象限交流調(diào)速用變頻器。這種變頻器不但輸出電壓、電流為正弦波，輸入電流也為正弦波，且功率因數(shù)為l，還可以實(shí)現(xiàn)能量的雙向傳遞，代表了這一技術(shù)的發(fā)展方向。當(dāng)電網(wǎng)電壓與變頻器和電機(jī)電壓相同時(shí)，推薦采用電源側(cè)串AC電抗器+PWM整流器的方案，由于PWM整流器在滿足電網(wǎng)對(duì)諧波要求的同時(shí)還提供了近似于1的功率因數(shù)，并優(yōu)化了變頻的運(yùn)行性能，采用此方案可獲得高系統(tǒng)效率，小安裝尺寸，低使用成本的變頻最佳效果。
?。?）三相隔離變壓器+諧波濾波器。在一些變頻器容量占總負(fù)荷比例較小、諧波并非主要問(wèn)題的項(xiàng)目中，采用三相隔離變壓器+6脈沖整流器+諧波濾波器是消諧的最經(jīng)濟(jì)方案。此時(shí)隔離變壓器應(yīng)選用D一YNll接線組別的三相配電變壓器，以保證相電動(dòng)勢(shì)接近于正弦形，從而避免相電動(dòng)勢(shì)波形畸變的影響。在此種項(xiàng)目中如對(duì)安裝尺寸有特別限制，也可在電源側(cè)串適當(dāng)?shù)腁C電抗器取代隔離變壓器，但對(duì)諧波抑制的效果較差，對(duì)電網(wǎng)的干擾較大，且僅適用于新電機(jī)。
?。?）采用多相脈沖整流。當(dāng)電網(wǎng)電壓與變頻器和電機(jī)電壓不同、并且電機(jī)功率較大、對(duì)諧波干擾要求較高時(shí)，適合采用多相脈沖整流的方案。根據(jù)產(chǎn)品的不同（羅克韋爾、ABB、西門(mén)子、羅賓康等）有12脈沖整流、18脈沖整流、24脈沖整流、30脈沖整流的方案；配套的隔離變壓器也有較大差別。從實(shí)用角度來(lái)看整流橋組成12相脈沖整流即可消除5、7次諧波，已基本滿足電網(wǎng)諧波要求，因此900 kW以下采用12相脈沖整流即可，l 000．kW以上采用18脈沖整流、24脈沖整流、30脈沖整流均可達(dá)到要求的諧波標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)加大隔離變壓器的容量對(duì)抑制諧波、減少對(duì)電源的干擾也具有一定效果，具體指標(biāo)可咨詢相關(guān)廠家的技術(shù)人員
四、高壓變頻器的方案設(shè)計(jì)
由于在實(shí)際工程中存在種種不同的情況以及不同的要求，高壓變頻調(diào)速的應(yīng)用方式也多種多樣，由于“高一低一高”變頻方式處于淘汰階段，所以主要針對(duì)在“高一高”變頻方式應(yīng)用中需要重視的幾個(gè)方面進(jìn)行探討。
1．整流方案選擇
采用高壓變頻器的調(diào)速系統(tǒng)因其節(jié)能效果明顯、調(diào)節(jié)方便、維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，而被越來(lái)越多地應(yīng)用。但它的非線性、脈沖性用電的工作方式，帶來(lái)的干擾問(wèn)題亦倍受關(guān)注。對(duì)于一臺(tái)高壓變頻器來(lái)講，它的輸入端和輸出端都會(huì)產(chǎn)生高次諧波，輸入端的諧波會(huì)通過(guò)輸入電源線對(duì)公用電網(wǎng)產(chǎn)生影響。一般來(lái)講，變頻器對(duì)容量大的電力系統(tǒng)影響不是十分明顯，但是對(duì)于系統(tǒng)容量小的系統(tǒng)，諧波產(chǎn)生的干擾就不可忽視，它對(duì)公用電網(wǎng)是一種污染，客觀的存在對(duì)公用電網(wǎng)和其它系統(tǒng)的危害大致有：
?。?）諧波使公用電網(wǎng)的元件產(chǎn)生了附加的諧波損耗，降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的使用率，大量的三次諧波流過(guò)中線時(shí)會(huì)使線路過(guò)熱甚至發(fā)生火災(zāi)。
?。?）諧波影響各種電氣元件的正常工作。諧波對(duì)電機(jī)的影響除引起附加損耗外，還會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)、噪音和過(guò)電流，使電容器、電纜等設(shè)備過(guò)熱，絕緣老化、壽命縮短以至損壞。
?。?）諧波會(huì)引起公用電網(wǎng)局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，這就使上述的危害大大地增加，甚至引起嚴(yán)重事故。
?。?）諧波會(huì)對(duì)臨近的通訊系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致通訊質(zhì)量降低，甚至信息的丟失，使通訊系統(tǒng)無(wú)法正常工作。
通常抑制諧波的方法基本思路有三，其一是裝設(shè)諧波補(bǔ)償裝置來(lái)補(bǔ)償諧波；其二是對(duì)電力電子裝置本身進(jìn)行改造，使其不產(chǎn)生諧波，且功率因數(shù)可控制為l；其三是在市電網(wǎng)絡(luò)中采用適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)抑制諧波。在高壓變頻器應(yīng)用實(shí)例中主要采取以下幾種措施來(lái)達(dá)到抑制諧波的效果，同時(shí)也產(chǎn)生了高壓變頻器在整流部分的幾種應(yīng)用方案：
（1）采用新型的整流器，取消隔離變壓器。大容量的變流器減少諧波的主要方法是采用多重化技術(shù)。高功率因數(shù)整流器主要采用PWM整流器，可構(gòu)成四象限交流調(diào)速用變頻器。這種變頻器不但輸出電壓、電流為正弦波，輸入電流也為正弦波，且功率因數(shù)為l，還可以實(shí)現(xiàn)能量的雙向傳遞，代表了這一技術(shù)的發(fā)展方向。當(dāng)電網(wǎng)電壓與變頻器和電機(jī)電壓相同時(shí)，推薦采用電源側(cè)串AC電抗器+PWM整流器的方案，由于PWM整流器在滿足電網(wǎng)對(duì)諧波要求的同時(shí)還提供了近似于1的功率因數(shù)，并優(yōu)化了變頻的運(yùn)行性能，采用此方案可獲得高系統(tǒng)效率，小安裝尺寸，低使用成本的變頻最佳效果。
?。?）三相隔離變壓器+諧波濾波器。在一些變頻器容量占總負(fù)荷比例較小、諧波并非主要問(wèn)題的項(xiàng)目中，采用三相隔離變壓器+6脈沖整流器+諧波濾波器是消諧的最經(jīng)濟(jì)方案。此時(shí)隔離變壓器應(yīng)選用D一YNll接線組別的三相配電變壓器，以保證相電動(dòng)勢(shì)接近于正弦形，從而避免相電動(dòng)勢(shì)波形畸變的影響。在此種項(xiàng)目中如對(duì)安裝尺寸有特別限制，也可在電源側(cè)串適當(dāng)?shù)腁C電抗器取代隔離變壓器，但對(duì)諧波抑制的效果較差，對(duì)電網(wǎng)的干擾較大，且僅適用于新電機(jī)。
?。?）采用多相脈沖整流。當(dāng)電網(wǎng)電壓與變頻器和電機(jī)電壓不同、并且電機(jī)功率較大、對(duì)諧波干擾要求較高時(shí)，適合采用多相脈沖整流的方案。根據(jù)產(chǎn)品的不同（羅克韋爾、ABB、西門(mén)子、羅賓康等）有12脈沖整流、18脈沖整流、24脈沖整流、30脈沖整流的方案；配套的隔離變壓器也有較大差別。從實(shí)用角度來(lái)看整流橋組成12相脈沖整流即可消除5、7次諧波，已基本滿足電網(wǎng)諧波要求，因此900 kW以下采用12相脈沖整流即可，l 000．kW以上采用18脈沖整流、24脈沖整流、30脈沖整流均可達(dá)到要求的諧波標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)加大隔離變壓器的容量對(duì)抑制諧波、減少對(duì)電源的干擾也具有一定效果，具體指標(biāo)可咨詢相關(guān)廠家的技術(shù)人員
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