高壓變頻調(diào)速和內(nèi)反饋串級調(diào)速的比較

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1、高壓變頻調(diào)速和內(nèi)反饋串級調(diào)速的比較國家電力公司西安熱工研究院徐甫榮摘要：本文介紹了高壓變頻調(diào)速和內(nèi)反饋串級調(diào)速的工作原理和主要特點，同時客觀地比較了高壓變頻調(diào)速和內(nèi)反饋串級調(diào)速的主要優(yōu)缺點，供用戶在選擇節(jié)能方案時參考。關(guān)鍵詞：高壓變頻器多電平技術(shù)多重化技術(shù)內(nèi)反饋串級調(diào)速電機1.前言由電機學原理可知，交流電動機的同步轉(zhuǎn)速n0與電源頻率f1、磁極對數(shù)P之間的關(guān)系式為：　　　　　　　　　　　　　　　　(r/min)　　異步電動機的轉(zhuǎn)差率S的定義式為：　　　　　　　　　　　　　　　　則可得異步電動機的轉(zhuǎn)速表達式為：　　　　　　　　　　　　　　　　可見，要調(diào)節(jié)異步電動機的轉(zhuǎn)速，可以通過下述三個

2、途徑實現(xiàn)：　　①　改變定子繞組的磁極對數(shù)P（變極調(diào)速）；②　改變供電電源的頻率f1（變頻調(diào)速）；③　改變異步電動機的轉(zhuǎn)差率S調(diào)速?！　「淖兌ㄗ永@組磁極對數(shù)調(diào)速的方法稱為變極調(diào)速；改變電源頻率調(diào)速的方法稱為變頻調(diào)速，都是高效調(diào)速方法。而改變異步電動機轉(zhuǎn)差率的調(diào)速方法則稱為能耗轉(zhuǎn)差調(diào)速（串級調(diào)速除外），它是一種低效的調(diào)速方法，因為調(diào)速過程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)差功率都變成熱量消耗掉了，繞線式電機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速就屬于這種調(diào)速方式?！　「淖冸妱訖C定子的極對數(shù)，可使異步電動機的同步轉(zhuǎn)速改變，從而改變異步電動機的轉(zhuǎn)速n。大中型異步電動機采用變極調(diào)速時，一般采用雙速電動機。變極調(diào)速通常只用于鼠籠式異步電動機，

3、而不用于繞線式異步電動機。這是因為鼠籠型電動機轉(zhuǎn)子的極對數(shù)是隨著定子的極對數(shù)而變的，所以變極調(diào)速時只要改變定子繞組的極對數(shù)就行了，而繞線式電動機變極時必須同時改變定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的極對數(shù)，這就使得變極時復雜多了。　　用于風機水泵調(diào)速節(jié)能的雙速電機一般不采用154／2、8／4等倍極比的雙速電機，而采用6／4、8／6、10／8極的雙速電機，這與風機水泵的調(diào)速范圍一般不需要很大有關(guān)。另外，對于非倍極比的雙速電動機在極數(shù)比較小時（如8／6、10／8／12／10極等），由不同的繞組接線方式，分別近似為平方轉(zhuǎn)矩型、恒轉(zhuǎn)矩型和恒功率型三種特性的雙速電機。由于葉片式泵與風機在管路靜揚程或靜壓為零的

4、情況下，近似為平方轉(zhuǎn)矩負載，所以應選用平方轉(zhuǎn)矩型特性的雙速電機，以便在高速及低速運行時都有較高的效率與功率因數(shù)，具有更為顯著的節(jié)能效果?！　‰p速電機的優(yōu)點是調(diào)速效率高，可靠性高，投資省。其缺點是有級調(diào)速，不能在整個調(diào)速范圍內(nèi)保證高效運行，有時還要配合節(jié)流調(diào)節(jié)手段調(diào)節(jié)流量，增加了部分節(jié)流損耗。雙速電動機在變速時電力必須瞬間中斷，對電動機及電網(wǎng)都有沖擊作用；高壓電動機若需經(jīng)常進行變速切換時，其切換裝置的安全可靠性尚需進一步完善和提高。2.變頻調(diào)速　　由前所述可知，通過改變電動機供電電源頻率的方法而達到調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速的調(diào)速方式稱為變頻調(diào)速。變頻調(diào)速用的變頻器是通過采用可關(guān)斷的功率器件如：G

5、TO、GTR、IGBT、IGCT等，再加上控制、驅(qū)動、保護電路組成的?！　∮捎诎l(fā)電廠風機水泵的電動機功率都很大，一般采用3KV、6KV供電，所以必須采用高壓變頻器進行調(diào)速運行。目前高壓變頻器在世界上不象低壓變頻器一樣具有成熟的一致性的拓撲結(jié)構(gòu)，而是限于采用目前有限電壓耐量的功率器件，又要面對高壓使用條件的情況下，國內(nèi)外各變頻器生產(chǎn)廠商八仙過海，各有高招，因此主電路拓撲結(jié)構(gòu)不盡一致，但都較成功地解決了高耐壓、大容量這一難題。如美國羅賓康（ROBICON）公司生產(chǎn)的第三代完美無諧波變頻器；羅克韋爾（AB）公司生產(chǎn)的BULLETIN1557和PowerFlex7000變頻器；瑞典ABB公司

6、生產(chǎn)的ACS1000變頻器；德國西門子公司生產(chǎn)的SimovertMv變頻器；意大利ANSALDO公司生產(chǎn)的SILCOVERTTH變頻器；以及日本的三菱、富士公司生產(chǎn)的完美無諧波變頻器和國內(nèi)的利德華福公司和成都東方日立，成都佳靈公司，合康億盛公司和山東新風光公司等生產(chǎn)的高壓變頻器。但歸納起來主要有兩種：一是采用低耐壓器件的多重化技術(shù)，再就是采用高耐壓器件的多電平技術(shù)。（1）多重化技術(shù)所謂多重化技術(shù)就是每相由幾個低壓PWM功率單元串聯(lián)組成，各功率單元由一個多繞組的隔離變壓器供電，用高速微處理器實現(xiàn)控制和以光導纖維隔離驅(qū)動。多重化技術(shù)從根本上解決了一般6脈沖和12脈沖變頻器所產(chǎn)生的諧波問題

7、，可實現(xiàn)完美無諧波變頻。圖1為6KV變頻器的主電路拓撲圖，每相由5個額定電壓為690V的功率單元串聯(lián)，因此相電壓為690V×5=3450V，所對應的線電壓為6000V。每個功率單元由輸入隔離變壓器的15個二次繞組分別供電，15個二次繞組分成5組，每組之間存在一個1215°的相位差。圖2中以中間△接法為參考（0°），上下方各有兩套分別超前（+12°、+24°）和滯后（-12°、-24°）的4組繞組。所需相差角度可通過變壓器的不同聯(lián)接組別來實現(xiàn)。圖1　多重化變