本文介紹了微能超大功率變頻器在熱電廠上的節(jié)能改造，討論了微能超大功率變頻器的控制系統(tǒng)和功能要求及與采用“并機(jī)”結(jié)構(gòu)的先進(jìn)之處。 1、引言 在國(guó)內(nèi)通用低壓（AC1000V以下）傳動(dòng)市場(chǎng)上，多數(shù)變頻器生產(chǎn)廠家一般只生產(chǎn)315KW以下的機(jī)型，對(duì)于更大功率（355－1000KW）等級(jí)的電機(jī)，很多廠家都束手無(wú)策或者采用國(guó)外的產(chǎn)品，深圳微能科技公司針對(duì)市場(chǎng)上客戶的需求以及目前國(guó)內(nèi)在這一領(lǐng)域上的空白，組織研發(fā)力量進(jìn)行研發(fā)，于2005年底先后完成了560、630、710、800、1000kW380V及660～690V的設(shè)計(jì)。公司于06年初提供了首臺(tái)380V630kW變頻器在山東招遠(yuǎn)某廠投入運(yùn)行，最早投運(yùn)的機(jī)器已運(yùn)行兩年多，實(shí)踐證明現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。這標(biāo)志著微能科技公司在生產(chǎn)低壓超大功率變頻器技術(shù)方面達(dá)到了一個(gè)新的高度，也為國(guó)人在掌握這方面技術(shù)上做出有益的嘗試和突破。 2、變頻調(diào)速方案介紹 由于電機(jī)電壓，變頻器輸入電壓等級(jí)不同，合理的電壓等級(jí)選用顯的至關(guān)重要，微能公司結(jié)合工程項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)和微能變頻器特性一般按如下原則選用經(jīng)濟(jì)合理的方案即電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速有如下三種方案： 1）、低——-低方案：AC380V,500KW以下電動(dòng)機(jī)采用380V變頻器+低壓電動(dòng)機(jī)方案。 2）、高—低——高方案：1000kW以內(nèi)的高壓電動(dòng)機(jī)采用，變壓器＋低壓變頻器+變壓器＋高壓電動(dòng)機(jī)方案 3）、高——-高方案：1000KW以上優(yōu)選高壓變頻器+高壓電動(dòng)機(jī)方案。 但是在國(guó)內(nèi)有著許許多多的負(fù)載特別是大功率的風(fēng)機(jī)和水泵功率都在315KW以上，而電壓等級(jí)都是380－690V，國(guó)內(nèi)變頻器廠家受到功率開(kāi)關(guān)器件容量限制，單個(gè)變頻器的容量是十分有限的，使得國(guó)內(nèi)超大功率變頻器的技術(shù)發(fā)展停止不前。 深圳微能科技公司經(jīng)過(guò)研發(fā)和實(shí)踐，對(duì)于實(shí)現(xiàn)大容量的變頻器，同樣也可以采用并聯(lián)技術(shù)。通過(guò)多個(gè)變頻器并聯(lián)進(jìn)行擴(kuò)容，不僅可以充分利用新型IGBT開(kāi)關(guān)器件的優(yōu)勢(shì)，減少系統(tǒng)的體積，降低噪聲，還可以提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，與此同時(shí)經(jīng)比較高-低-高或高-高方案可節(jié)約一倍以上的成本投入。 3、變頻器并機(jī)的原理 所謂“并機(jī)”就是用二臺(tái)小功率變頻器共同驅(qū)動(dòng)一臺(tái)大功率電機(jī),但是交流變頻器間的并聯(lián)運(yùn)行遠(yuǎn)比直流電源并聯(lián)運(yùn)行復(fù)雜，由于是逆變頻率輸出，必須要解決以下問(wèn)題： 1）兩臺(tái)或多臺(tái)投入并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，相互間及系統(tǒng)的頻率、相位、幅度必須達(dá)到一致或小于容許誤差時(shí)才能投入，否則會(huì)引起系統(tǒng)不穩(wěn)定或各逆變單元間產(chǎn)生環(huán)流； 2）并聯(lián)工作過(guò)程中，各臺(tái)變頻器輸出必須保持一致，否則，頻率微弱差異的積累將造成系統(tǒng)輸出幅度的周期性變化和波形畸變，相位不同使輸出幅度不穩(wěn)； 3）均流要求高，均流包括有功和無(wú)功均流，即功率的平均分配包括有功功率和無(wú)功功率的平均分配； 4）故障保護(hù)除單臺(tái)變頻器故障保護(hù)外，當(dāng)均流或同步異常時(shí)，要將相應(yīng)有故障的變頻器切除，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定。 解決上述問(wèn)題的關(guān)鍵是解決均流問(wèn)題，鑒于此，采用有功和無(wú)功并聯(lián)控制方式，目前生產(chǎn)之機(jī)器均流水平均很理想，每臺(tái)機(jī)器電流不均衡部分均限制在±1%額定電流范圍內(nèi)。微能公司集電力電子運(yùn)用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的專業(yè)技術(shù)，采用先進(jìn)的SVPWM優(yōu)化調(diào)制方法，將光電隔離/傳輸技術(shù)運(yùn)用于變頻器的控制與驅(qū)動(dòng)。結(jié)合先進(jìn)的電力電子器件，微能“并機(jī)”結(jié)構(gòu)超大功率變頻器具有技術(shù)先進(jìn)、性能穩(wěn)定、體積小、價(jià)位低的特點(diǎn) 4、實(shí)際運(yùn)用 我們通過(guò)在福建某熱電廠鍋爐引風(fēng)機(jī)上的實(shí)際改造來(lái)說(shuō)明： 電廠鍋爐行業(yè)中，已大量對(duì)風(fēng)機(jī)、水泵類進(jìn)行變頻改造，并取得了顯著的節(jié)能效果。但其進(jìn)行節(jié)能改造的低壓設(shè)備大部分是315KW以下，而這次微能公司改造的是690V,560KW的交流電機(jī)。 1）并機(jī)方案 在該改造項(xiàng)目中，針對(duì)引風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率較大，使用微能公司最新研發(fā)的“并機(jī)”機(jī)型（就是用二臺(tái)小功率變頻器共同驅(qū)動(dòng)一臺(tái)大功率電機(jī)），其具有以下優(yōu)勢(shì)： 　　■不需要進(jìn)行單獨(dú)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 　　■可以大幅提高交期速度； 　　■對(duì)品質(zhì)的容易控制； 　　■較高的性價(jià)比； 　　并機(jī)方案示意圖如下所示： 具有如下特點(diǎn) 　　1）共用一個(gè)控制鍵盤(pán)和控制主板保證系統(tǒng)的頻率、相位、幅度達(dá)到一致。 　　2）共用輸入與輸出合成電抗器，保證兩臺(tái)變頻器輸出功率平衡。 　　3）共用直流母線，實(shí)現(xiàn)有功和無(wú)功的并聯(lián)，解決均流問(wèn)題 　　4）每個(gè)并聯(lián)運(yùn)行的變頻器采用全數(shù)字化控制，易于在變頻器之間更好地進(jìn)行均流控制和通信，或者在變頻器模塊中實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的均流控制算法，從而實(shí)現(xiàn)高可靠性、高冗余度的逆變單元并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)； 微能變頻適合中國(guó)國(guó)情，具有以下產(chǎn)品特點(diǎn) 　　1）±20%電壓波動(dòng)設(shè)計(jì)，適用中國(guó)大型工礦企業(yè)電網(wǎng)狀況； 　　2）SVPWM優(yōu)化調(diào)制技術(shù)，配合專業(yè)的波型處理電路，降低整機(jī)熱損耗1/3以上，提高產(chǎn)品穩(wěn)定性及壽命； 　　3）光電隔離技術(shù)運(yùn)用在變頻器控制與驅(qū)動(dòng)電路中，以達(dá)到精確信號(hào)采集與控制，異常現(xiàn)象保護(hù)靈敏、準(zhǔn)確； 　　4）多種負(fù)載運(yùn)行控制及保護(hù)，如過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載、欠壓、缺相、短路等； 　　5）靈活的控制方式，如RS-485控制、PI調(diào)節(jié)、多段速度、程序控制、比例聯(lián)動(dòng)，控制端子與模擬信號(hào)端子可自由編程設(shè)定，方便組成多種控制系統(tǒng)； 　　微能變頻器采用國(guó)際領(lǐng)先的矢量控制，具有以下性能特點(diǎn)： 　　■具有矢量控制、V/F控制切換功能，可按使用要求在V/F控制、V/F帶PG、無(wú)速度傳感器矢量控制、矢量控制帶PG的四種模式中任選 　　■具有電機(jī)參數(shù)自辨識(shí)功能，負(fù)載適應(yīng)能力強(qiáng) 　　■開(kāi)環(huán)低速高額定轉(zhuǎn)矩輸出，速度控制可達(dá)100：1 　　■閉環(huán)零速亦可進(jìn)行全轉(zhuǎn)矩控制，控制范圍可達(dá)1000：1 　　■先進(jìn)的電機(jī)自動(dòng)調(diào)諧功能，可使電機(jī)工作在最佳狀態(tài) 　　■節(jié)能控制功能可使電機(jī)高效運(yùn)行。配合PID調(diào)節(jié)器可實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)化運(yùn)行 　　■滑差補(bǔ)償功能可使電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行 　　■內(nèi)置自動(dòng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償功能，有/無(wú)PG均可獲得超強(qiáng)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 　　■使用速度反饋進(jìn)行速度控制，可使電機(jī)高精度穩(wěn)定運(yùn)行 　　■使用力矩控制功能，可使電機(jī)恒力矩運(yùn)行 　　■具有故障自動(dòng)復(fù)位功能，可在非實(shí)質(zhì)性故障狀態(tài)下連續(xù)運(yùn)行 　　■大屏幕LCD顯示，界面友好，多種參數(shù)可在線調(diào)整且具有參數(shù)拷貝功能，使用方便 　　■對(duì)電網(wǎng)污染小，可高功率運(yùn)行 5、投資成本與回報(bào)比較 我們已電廠560KW做投資成本分析，在通常設(shè)計(jì)中風(fēng)門依然保留，以及電纜等成本不列入比較之中，以下成本分析旨在比較各方案的差異性。 優(yōu)點(diǎn)：平均節(jié)能30%以上，電機(jī)軟啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)無(wú)沖擊，可靠性高，免維護(hù)，調(diào)速特性優(yōu)良，機(jī)械振動(dòng)小和磨損較少，保護(hù)功能完善，自動(dòng)化程度高，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)控制和計(jì)算機(jī)通訊。 缺點(diǎn)：產(chǎn)生一定的諧波電流，對(duì)電網(wǎng)和周遍設(shè)備有干擾。 以每年運(yùn)行5000小時(shí)來(lái)算，節(jié)能計(jì)算/年：500KW×5000h×30%×0.4=336000元（RMB） 比較以上三種方案可見(jiàn)，從電廠工藝狀況和投資回報(bào)率角度考慮，投入成本半年即可收回。低壓變頻方案是最經(jīng)濟(jì)可靠的。 6、結(jié)束語(yǔ) 國(guó)家節(jié)能部門經(jīng)過(guò)實(shí)施電機(jī)設(shè)備節(jié)能減排工作，企業(yè)收效明顯，相關(guān)負(fù)責(zé)人說(shuō)：“大功率和超大功率變頻器的市場(chǎng)前景日益被業(yè)內(nèi)看好。變頻調(diào)速的典型應(yīng)用是以節(jié)能為目的的風(fēng)機(jī)調(diào)速、泵類調(diào)速。而經(jīng)過(guò)對(duì)使用變頻器的專業(yè)技術(shù)人員和管理人員的訪談得知，目前我國(guó)大功率和超大功率變頻器的主導(dǎo)品牌是西門子、ABB和三菱。微能自前年公司推出“并機(jī)”機(jī)型以來(lái)，一直受到市場(chǎng)矚目，中、大機(jī)型的出貨量持續(xù)增長(zhǎng)，微能變頻器將領(lǐng)導(dǎo)國(guó)產(chǎn)大功率和超大功率變頻器新一輪競(jìng)爭(zhēng)的開(kāi)始。