西安金泰电机有限公司

高压交流变频调速技术为90年代以来迅速发展起来的一种新型的电力传动调速技术，在高压交流电动机的变频调速领域得到了广泛应用，其技术与性能优于其它任何一种调速方式，变频调速凭借其显着的高效率、高精度、高节能效益、宽范围的调速性能，以及完善的电力电子保护功能，易于实现自动的通信功能，得到了广泛的推广与应用。
1、节能原理
1.1变频原理
高压变频器采用先进的功率单元进行串联叠加的方式，主电路的开关元件为大功率IGBT，空间矢量多重化的PWM技术，由数个单元串联形成每相，每个功率单元所输出的电压波形以及其串联后输出的相电压波形，能够得到数十个不同的等级电压，在增加电压等级的同时，每个等级的电压值大大降低，从而减小了dv/dt对电机绝缘的破坏，并极大的削弱了输出电压谐波的含量，由于电压等级数量的增加，也极大的改善了变频器的输出性能，输出波形几乎接近于正弦波，不存在电网污染，符合IEEE519―1992对电压、电流谐波失真的严格要求，因此“串联叠加”变频器对同一电网上用电的其他电器设备不会产生谐波干扰，纯净的功率输入能够免去耗时的谐波、共振分析，从而也节省了安装去除谐波装置的昂贵费用。
1.2节能原理
将循环泵电机改为变频调节，在输出量满足工艺要求的情况下，能够节约大量的电能，节电的比例可通过理论计算得出，通过泵与风机类负载的工作特性可知，其流量与转速成正比:，其电机轴功率与转速的立方成正比:。由变频器的工作原理可知，其转速与频率成正比:，其中Q为流量，N为转速，P为轴功率为频率。当频率由50Hz变为40Hz下降20％时，由
可知轴的功率只有原来的51.2％，节约了48.8％。
以上只是在理想条件下的节电率，在实际使用工程中，由于各种运行工况的不同，节电效果也将会不一样，实际的节电效果和以上的计算结果将会有一定的出入，但从计算结果来看，节电效果较显着，值得改造。
2、变频安全性和优势
2.1变频安全性
高压变频器实现了对电机的软启动，避免了在工频启动时所产生的巨大冲击电流与冲击转矩，对延长电动机与负载的使用寿命，减少对电网的冲击，从而保证机组正常的运行有着非常重要的实际意义。在变频器发生欠压、过压、过流、缺相、过热、短路、接地、过负荷等情况时，系统能自动的检测并及时的进行智能提示、报警或者保护，完整的运行保护体系可靠的保证了设备安全的运行。
2.2高压变频器的优势分析
交流高压电机的直接启动会产生巨大的电流冲击、转矩冲击，在很短的启动过程中，转子笼型绕组以及阻尼绕组都将承受很高的热应力、机械应力，导致笼条的端环断裂同时会造成定子绕组绝缘的机械损伤与磨损，从而致使定子绕组的绝缘击穿，在直接启动时的大电流还会引起铁芯发生松弛，造成电机的发热增加，因为变频器可做到启动转矩高，并且平滑无冲击，对于延长电动机的使用寿命，减少对电网的冲击，保证机组的正常运行是很有必要的。随着电厂的自动化程度不断的提高，运行工艺对辅助设备控制性能的改善也是十分迫切的，根据实际的需要，对风机、水泵利用高压变频器进行调速，既可以调节风机、水泵的流量，又可以极大的降低电能的消耗，从而既保证与改善工艺，又能够达到节能降耗的效果。
3、进行高压电机变频改造的意义
3.1电动机实现了真正的软启动，可延长电动机的使用寿命
在直接启动过程中，由于电动机笼条与端环将流过很大的启动电流，其值可以达到额定电流的4～7倍，在双鼠笼式电动机的启动过程中，外笼条与外端环将流过很大的启动电流，所产生的损耗会使笼条与端环产生200℃～300℃的高温，从而使得端环产生较大的热变形。端环的热变形将会使笼条受到一个弯曲应力，造成电动机笼条开焊、断裂。
3.2减少了对厂用电的冲击
因为高压电机实现了软启动，而电动机的启动电流只是额定电流，启动的时间延长，不会导致厂用电母线的电压降低。
3.3具有明显的节电效果
在火力发电厂中，为满足各种运行方式的需要，送风机、引风机、一次风机、增压风机、凝结水泵、给水泵、循环泵等设备都是按照最大运行方式的要求进行配置的，在低负荷运行时，机组这些设备只能够依靠调整入口挡板的开度、泵的出口门来调节风量、水流量，用挡板、出口门来调节风量、水流量将会有大量的电能浪费在克服挡板、出口门的阻力上，造成用电率增高，影响机组的经济运行。由流体力学基本定律可知:风机或者水泵的流量和其转速成正比，压力和其转速的平方成正比，轴功率和其转速的立方成正比。所以，在火力发电厂中，机组在不同的负荷运行时，风机、水泵可通过调整高压电动机的转速来进行调整风量、水流量，以获得到明显的节电效果。
4、结语
采用高压变频器对电厂高耗能的用电设备进行技术改造，不仅能够降低厂用电、供电煤耗，增加上网电量所带来的直接经济效益，而且设备以及机组的安全可靠性也会得到大幅度的提高，减少机组故障所带来的隐形经济效益。本文对高压电机变频技术的原理、节能、安全性等进行了讨论，给促进发展高压电机变频技术提供一定的参考。
 
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