高壓變頻器的選型原則

隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，高壓大功率變頻調(diào)速裝置不斷地成熟起來(lái)，原來(lái)一直難于解決的高壓?jiǎn)栴}，近年來(lái)通過(guò)器件串聯(lián)或單元串聯(lián)得到了很好的解決。 那么在測(cè)量過(guò)程中減少誤差的出現(xiàn)，高壓變頻器的選型需要把握哪些原則呢?

1、電壓源型和電流源型

目前絕大部分的高壓變頻器均屬于交直交型變頻器，按中間直流環(huán)節(jié)所用儲(chǔ)能元件的不同，可分為電壓源型和電流源型。

目前主要的電流源型變頻器為SGCT-PWM電流源型變頻器。電流源型變頻器的優(yōu)點(diǎn)是能量可以回饋電網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行。電源側(cè)常采用三相橋式晶閘管整流電路，輸入電流的諧波較大，為了降低諧波成分，可采取多重化，有時(shí)還必須加輸入濾波裝置。輸入功率因數(shù)一般較低，通常要附加功率因數(shù)補(bǔ)償裝置。由于不像電壓源變頻器，在直流環(huán)節(jié)的大濾波電容能存儲(chǔ)較大的能量，電流源變頻器對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)較為敏感，電網(wǎng)電壓波動(dòng)較大時(shí)容易停機(jī)，是個(gè)比較大的缺點(diǎn)。

若整流電路也采用SGCT做電流PWM控制，可以得到較低的輸入電流諧波和較高的輸入功率因數(shù)，并且可省去輸入隔離變壓器。但PWM整流會(huì)導(dǎo)致變頻器效率有一定程度下降。

電壓源變頻器目前主要有三電平高壓變頻器(采用IGBT或IGCT作為功率器件)和單元串聯(lián)多電平高壓變頻器。電壓源型高壓變頻器由于采用二極管不可控整流，輸入功率因數(shù)相對(duì)較高，且不易受電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響，在電網(wǎng)條件比較差的應(yīng)用場(chǎng)合，明顯比電流源型變頻器穩(wěn)定。三電平變頻器的zui高電壓通常不超過(guò)4.16kV,單元串聯(lián)多電平變頻器的輸出電壓可達(dá)到10kV。

2、電壓等級(jí)

我國(guó)高壓電機(jī)常用電壓等級(jí)為6kV和10kV，另有少量3kV等級(jí)的高壓電機(jī)。絕大部分的高壓變頻器輸入都有一個(gè)隔離變壓器，所以變頻器輸入電壓通常能滿足不同電網(wǎng)電壓等級(jí)的要求。變頻器的輸出電壓等級(jí)選擇通常按照技改項(xiàng)目和新建項(xiàng)目有不同的選擇原則。對(duì)于技改項(xiàng)目，本來(lái)電機(jī)工頻運(yùn)行，由于通常不會(huì)更換電機(jī)，加裝變頻器后，要求變頻器的輸出電壓和電網(wǎng)電壓一致，通常為6kV或10kV。

對(duì)于新建項(xiàng)目，如果不需要工頻旁路，電機(jī)電壓可以配合變頻器進(jìn)行優(yōu)化，如對(duì)于中小功率可選擇2.3kV或3kV輸出電壓等級(jí)，以降低成本。如果需要工頻旁路，建議變頻器輸出電壓等級(jí)和電網(wǎng)電壓一致，否則旁路比較復(fù)雜。

3、V/F控制和無(wú)速度傳感器矢量控制

無(wú)速度傳感器矢量控制技術(shù)能在基本不增加硬件成本的情況下，大大提高變頻器的性能，拓展變頻器的應(yīng)用領(lǐng)域。即使用在風(fēng)機(jī)水泵等穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)要求相對(duì)較低的負(fù)載場(chǎng)合，無(wú)速度傳感器矢量控制具有的轉(zhuǎn)矩限幅、快速轉(zhuǎn)速跟蹤再起動(dòng)等功能有效地防止加速過(guò)程的過(guò)電流跳機(jī)和減速過(guò)程中的過(guò)電壓跳機(jī)和其它不正常的停機(jī)現(xiàn)象，對(duì)于保證變頻器的可靠運(yùn)行有非常重要的意義，越來(lái)越受到用戶的認(rèn)可。

4、節(jié)電率

通常而言，某個(gè)設(shè)備，如風(fēng)機(jī)或水泵，應(yīng)用變頻器后節(jié)電率和變頻器本身關(guān)系不大，主要由改造前變頻器的運(yùn)行工況決定。如原來(lái)?yè)醢?、閥門的開(kāi)度等。不同的變頻器效率上可能有些差異，但對(duì)整體節(jié)能率的影響微乎其微。

5、對(duì)電網(wǎng)諧波污染和輸入功率因數(shù)

對(duì)電網(wǎng)的諧波污染主要取決于整流電路的結(jié)構(gòu)和特性。減少電網(wǎng)諧波污染的主要方式有兩種：多重化整流和PWM整流。單元串聯(lián)多電平高壓變頻器通常整流脈沖數(shù)較多，對(duì)電網(wǎng)諧波污染較小。為了減少對(duì)電網(wǎng)的諧波污染，電流源型變頻器通常采用18脈沖整流。三電平電壓源型變頻器至少需要12脈沖以上，要求高時(shí)可采用24脈沖。

電壓源型高壓變頻器由于采用二極管不可控整流，在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)都有較高的功率因數(shù)，基波功率因數(shù)一般可保持在0.95以上，一般也不必設(shè)置功率因數(shù)補(bǔ)償裝置。電流源型變頻器采用晶閘管整流時(shí)，由于晶閘管觸發(fā)角導(dǎo)致的電流滯后，功率因數(shù)較低，且會(huì)隨著轉(zhuǎn)速的下降而降低，往往需要功率因數(shù)補(bǔ)償裝置。

PWM整流能有效減少諧波，功率因數(shù)可調(diào)，且能量可雙向流動(dòng)。缺點(diǎn)是成本增加，效率下降。

目前高壓變頻器占有率超過(guò)60%。在大容量(5000kW以上)和高性能應(yīng)用(軋機(jī)、提升等應(yīng)用)及水冷變頻器方面，目前西門子占有較大的優(yōu)勢(shì)，在中小功率的常規(guī)應(yīng)用(風(fēng)機(jī)、水泵)方面，高壓變頻器已能*用戶要求。