低壓大功率變頻器的選型與實(shí)踐（3）
四、低壓大功率變頻器的實(shí)踐
經(jīng)濟(jì)發(fā)展，熱電優(yōu)先，在這一背景之下，2004年秦皇島同和熱電有限公司進(jìn)行二期擴(kuò)建項(xiàng)目，工程主要由1×24MW雙抽凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組配1臺170t/h循環(huán)流化床鍋爐、主廠房的建設(shè)及基礎(chǔ)工程施工，鍋爐的輔機(jī)四臺大功率電動機(jī)，其中引風(fēng)機(jī)電機(jī)額定功率：1120KW；一次送風(fēng)機(jī)電機(jī)額定功率：710KW；二次送風(fēng)機(jī)電機(jī)額定功率：450KW；循環(huán)泵電機(jī)額定功率：680KW。若都采用高壓6kV變頻器勢必增加擴(kuò)建項(xiàng)目一次投資費(fèi)用，通過我們大力推薦使用低壓大功率變頻器，加之廠家的實(shí)際考察，最終采用了ABB低壓變頻器。
具體的變頻器型號與應(yīng)用如下：
ACS800-07-0580-7；具體電流值488A。
用于拖動450KW/690V二次風(fēng)機(jī)變頻電機(jī)；電機(jī)電流：441A。
ACS800-07-0870-7；具體電流值729A。
用于拖動循環(huán)泵680KW/690V循環(huán)泵變頻電機(jī)；電機(jī)電流：705A
ACS800-07-1060-7；具體電流值885A。
用于拖動710KW/690V一次風(fēng)機(jī)變頻電機(jī)；電機(jī)電流：736A
ACS800-07-1500-7；具體電流值1208A。
四、套裝置附件的詳細(xì)說明如下：
1）四套裝置都配有進(jìn)線電抗器作為交直交變頻器，進(jìn)線電抗器不僅可以大大減少進(jìn)線電網(wǎng)諧波，而且可以減少對設(shè)備的電流沖擊，保證設(shè)備的可靠性。ABB公司把進(jìn)線電抗作為標(biāo)配內(nèi)置于整流模塊內(nèi)；
主要作用是：抵制或消除變頻器輸入電流中的高次諧波通過電網(wǎng)，對電子回路和電子設(shè)備的干擾。
2）四套裝置都配有熔斷器組合開關(guān)
主要作用是：保護(hù)整流進(jìn)線單元電子元器件，為了給操作維護(hù)人員一個明確的斷點(diǎn)，必須在變頻裝置進(jìn)線側(cè)加裝隔離開關(guān)，作為明顯的操作斷點(diǎn)；保證檢修人員安全或停機(jī)時分合主電路存有明顯斷點(diǎn)；嚴(yán)禁帶負(fù)荷分?jǐn)啻碎_關(guān)。
3）四套裝置都配有接觸器+急停開關(guān)
主要作用是：為了設(shè)備的可靠保護(hù)，在出現(xiàn)設(shè)備故障時，按急停開關(guān)，依靠進(jìn)線接觸器作為自動跳閘器件，切斷主電路，保證設(shè)備和人身安全；使系統(tǒng)更加安全、方便，便于遠(yuǎn)程操作。
4）四套裝置都配有Du/dt濾波器
主要作用是：變頻器會對電機(jī)帶來明顯的繞組絕緣沖擊電壓、以及不對稱的軸承電流，對電機(jī)的使用(壽命)帶來明顯影響；除非特制電機(jī)，通常690VAC電機(jī)所用變頻裝置必須加上du/dt濾波器，以確保電機(jī)的可靠使用；
另外對減少對電機(jī)的噪聲，降低電磁輻射，大幅度衰減高頻成分，確保電磁環(huán)境干凈，延長電機(jī)壽命都有一定好處。
5）四套裝置都配有12脈波整流器
每套裝置都配有兩套6脈波整流器，組成12脈波整流器——可以有效地消除電流中的11次以下諧波，減少對電網(wǎng)諧波干擾，凈化電網(wǎng)環(huán)境。
4.1 工作原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
秦皇島同和電廠170噸鍋爐輔機(jī)使用的是ABB公司生產(chǎn)的ACS800大功率變頻器，采用直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC），它屏棄了矢量控制中的解耦思想，而是通過時時檢測磁通幅值和轉(zhuǎn)矩值的方式來分別與磁通和轉(zhuǎn)矩給定值進(jìn)行比較，并由磁通和轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器直接輸出所需要的電壓矢量值，直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)由速度控制環(huán)和轉(zhuǎn)矩控制環(huán)組成。ABB公司將DTC技術(shù)和模糊控制理論合二為一，生產(chǎn)的高性能、低成本的變頻器調(diào)速產(chǎn)品，并且性能大大優(yōu)于矢量控制變頻器。
在DTC中，定子磁通和轉(zhuǎn)矩被作為主要的控制變量。高速數(shù)字信號處理器與先進(jìn)的電機(jī)軟件模型相結(jié)合使電機(jī)的狀態(tài)每秒鐘被更新40,000次。由于電機(jī)狀態(tài)以及實(shí)際值和給定值的比較值被不斷地更新，逆變器的每一次開關(guān)狀態(tài)都是單獨(dú)確定的。這意味者傳動可以產(chǎn)生最佳的開關(guān)組合并對負(fù)載擾動和瞬時掉電等動態(tài)變化做出快速響應(yīng)。根據(jù)設(shè)定情況分別響應(yīng)，由于存在中間直流環(huán)節(jié)，可以有效抑制電壓降低，為變頻器判斷繼續(xù)工作還是故障保護(hù)提供了保證。在DTC中不需要對電壓、頻率分別控制的PWM調(diào)制器。因此沒有固定的斬波頻率，在實(shí)際運(yùn)行中，不會產(chǎn)生其它變頻器驅(qū)動電機(jī)時所發(fā)出的那種高頻噪聲，同時也降低了變頻器本身的功耗。豐富、靈活的輸入輸出口定義功能，可在大多數(shù)應(yīng)用場合，實(shí)現(xiàn)用戶要求而不需要任何附加電路。
4.1.1 三臺風(fēng)機(jī)的作用
循環(huán)硫化床鍋爐采用平衡通風(fēng)方式，每臺鍋爐配一次、二次風(fēng)機(jī)各一臺，燃燒室需要的空氣從一次、二次風(fēng)機(jī)吸入后分別送進(jìn)空氣預(yù)熱器中加熱，加熱后的一次風(fēng)送入沸騰床及反料器，二次風(fēng)進(jìn)入爐膛，燃料在燃燒室中與空氣混合燃燒，一次空氣從底部通過爐排均勻送入爐膛，起到燃燒化作用，二次空氣通過爐膛夾層預(yù)熱，然后進(jìn)入二次燃燒室，起到二次燃燒作用，一次空氣和二次空氣通過固定好蝶閥位置，根據(jù)爐膛的燃燒情況，通過一、二次風(fēng)機(jī)變頻器，改變風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)整空氣用量目的。引風(fēng)機(jī)用以維持爐膛負(fù)壓燃燒。
經(jīng)濟(jì)發(fā)展，熱電優(yōu)先，在這一背景之下，2004年秦皇島同和熱電有限公司進(jìn)行二期擴(kuò)建項(xiàng)目，工程主要由1×24MW雙抽凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組配1臺170t/h循環(huán)流化床鍋爐、主廠房的建設(shè)及基礎(chǔ)工程施工，鍋爐的輔機(jī)四臺大功率電動機(jī)，其中引風(fēng)機(jī)電機(jī)額定功率：1120KW；一次送風(fēng)機(jī)電機(jī)額定功率：710KW；二次送風(fēng)機(jī)電機(jī)額定功率：450KW；循環(huán)泵電機(jī)額定功率：680KW。若都采用高壓6kV變頻器勢必增加擴(kuò)建項(xiàng)目一次投資費(fèi)用，通過我們大力推薦使用低壓大功率變頻器，加之廠家的實(shí)際考察，最終采用了ABB低壓變頻器。
具體的變頻器型號與應(yīng)用如下：
ACS800-07-0580-7；具體電流值488A。
用于拖動450KW/690V二次風(fēng)機(jī)變頻電機(jī)；電機(jī)電流：441A。
ACS800-07-0870-7；具體電流值729A。
用于拖動循環(huán)泵680KW/690V循環(huán)泵變頻電機(jī)；電機(jī)電流：705A
ACS800-07-1060-7；具體電流值885A。
用于拖動710KW/690V一次風(fēng)機(jī)變頻電機(jī)；電機(jī)電流：736A
ACS800-07-1500-7；具體電流值1208A。
四、套裝置附件的詳細(xì)說明如下：
1）四套裝置都配有進(jìn)線電抗器作為交直交變頻器，進(jìn)線電抗器不僅可以大大減少進(jìn)線電網(wǎng)諧波，而且可以減少對設(shè)備的電流沖擊，保證設(shè)備的可靠性。ABB公司把進(jìn)線電抗作為標(biāo)配內(nèi)置于整流模塊內(nèi)；
主要作用是：抵制或消除變頻器輸入電流中的高次諧波通過電網(wǎng)，對電子回路和電子設(shè)備的干擾。
2）四套裝置都配有熔斷器組合開關(guān)
主要作用是：保護(hù)整流進(jìn)線單元電子元器件，為了給操作維護(hù)人員一個明確的斷點(diǎn)，必須在變頻裝置進(jìn)線側(cè)加裝隔離開關(guān)，作為明顯的操作斷點(diǎn)；保證檢修人員安全或停機(jī)時分合主電路存有明顯斷點(diǎn)；嚴(yán)禁帶負(fù)荷分?jǐn)啻碎_關(guān)。
3）四套裝置都配有接觸器+急停開關(guān)
主要作用是：為了設(shè)備的可靠保護(hù)，在出現(xiàn)設(shè)備故障時，按急停開關(guān)，依靠進(jìn)線接觸器作為自動跳閘器件，切斷主電路，保證設(shè)備和人身安全；使系統(tǒng)更加安全、方便，便于遠(yuǎn)程操作。
4）四套裝置都配有Du/dt濾波器
主要作用是：變頻器會對電機(jī)帶來明顯的繞組絕緣沖擊電壓、以及不對稱的軸承電流，對電機(jī)的使用(壽命)帶來明顯影響；除非特制電機(jī)，通常690VAC電機(jī)所用變頻裝置必須加上du/dt濾波器，以確保電機(jī)的可靠使用；
另外對減少對電機(jī)的噪聲，降低電磁輻射，大幅度衰減高頻成分，確保電磁環(huán)境干凈，延長電機(jī)壽命都有一定好處。
5）四套裝置都配有12脈波整流器
每套裝置都配有兩套6脈波整流器，組成12脈波整流器——可以有效地消除電流中的11次以下諧波，減少對電網(wǎng)諧波干擾，凈化電網(wǎng)環(huán)境。
4.1 工作原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
秦皇島同和電廠170噸鍋爐輔機(jī)使用的是ABB公司生產(chǎn)的ACS800大功率變頻器，采用直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC），它屏棄了矢量控制中的解耦思想，而是通過時時檢測磁通幅值和轉(zhuǎn)矩值的方式來分別與磁通和轉(zhuǎn)矩給定值進(jìn)行比較，并由磁通和轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器直接輸出所需要的電壓矢量值，直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)由速度控制環(huán)和轉(zhuǎn)矩控制環(huán)組成。ABB公司將DTC技術(shù)和模糊控制理論合二為一，生產(chǎn)的高性能、低成本的變頻器調(diào)速產(chǎn)品，并且性能大大優(yōu)于矢量控制變頻器。
在DTC中，定子磁通和轉(zhuǎn)矩被作為主要的控制變量。高速數(shù)字信號處理器與先進(jìn)的電機(jī)軟件模型相結(jié)合使電機(jī)的狀態(tài)每秒鐘被更新40,000次。由于電機(jī)狀態(tài)以及實(shí)際值和給定值的比較值被不斷地更新，逆變器的每一次開關(guān)狀態(tài)都是單獨(dú)確定的。這意味者傳動可以產(chǎn)生最佳的開關(guān)組合并對負(fù)載擾動和瞬時掉電等動態(tài)變化做出快速響應(yīng)。根據(jù)設(shè)定情況分別響應(yīng)，由于存在中間直流環(huán)節(jié)，可以有效抑制電壓降低，為變頻器判斷繼續(xù)工作還是故障保護(hù)提供了保證。在DTC中不需要對電壓、頻率分別控制的PWM調(diào)制器。因此沒有固定的斬波頻率，在實(shí)際運(yùn)行中，不會產(chǎn)生其它變頻器驅(qū)動電機(jī)時所發(fā)出的那種高頻噪聲，同時也降低了變頻器本身的功耗。豐富、靈活的輸入輸出口定義功能，可在大多數(shù)應(yīng)用場合，實(shí)現(xiàn)用戶要求而不需要任何附加電路。
4.1.1 三臺風(fēng)機(jī)的作用
循環(huán)硫化床鍋爐采用平衡通風(fēng)方式，每臺鍋爐配一次、二次風(fēng)機(jī)各一臺，燃燒室需要的空氣從一次、二次風(fēng)機(jī)吸入后分別送進(jìn)空氣預(yù)熱器中加熱，加熱后的一次風(fēng)送入沸騰床及反料器，二次風(fēng)進(jìn)入爐膛，燃料在燃燒室中與空氣混合燃燒，一次空氣從底部通過爐排均勻送入爐膛，起到燃燒化作用，二次空氣通過爐膛夾層預(yù)熱，然后進(jìn)入二次燃燒室，起到二次燃燒作用，一次空氣和二次空氣通過固定好蝶閥位置，根據(jù)爐膛的燃燒情況，通過一、二次風(fēng)機(jī)變頻器，改變風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)整空氣用量目的。引風(fēng)機(jī)用以維持爐膛負(fù)壓燃燒。
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