1 引言

　　随着工业领域智能化与信息化融合程度的不断提高，对生 产用设备的智能化和信息化要求也日益提升。压缩机作为一种 重要的动力提供装置，其排气量、功率、温度等实时运行状态 对生产活动的有序进行及安全性等都具有重要的作用。

　　压缩机是一种利用电动机将气体在压缩腔内进行压缩并使 压缩的气体具有一定压力的设备。新风光根据空压机的工艺特 点自主研发的空压机专用变频器，配套全面系统的空压机专用 系统，其功能丰富、应用灵活简便、性能稳定、调试方便快捷 等优点得到客户广泛认可。

　　2 用户情况

　　河北某新型材料公司主要生产丙烯、丙烷等化工品，其使 用的压缩机，原为工频启动，每次启动压缩机都是重载启动， 启动起来十分不容易，同时还给工艺上带来很大隐患，比如噪 音大，启动电流大，影响设备寿命、压力突变等。另外，由于 负载的波动性较大，电机很少在满载情况下运行，仅依靠关出 口阀、打回流来调节流量，浪费严重，能耗较高。为解决这一 系列问题，经过全面分析与方案论证，河北某新型材料公司决 定采用新风光生产的高压变频器对压缩机电机进行变频改造。 厂区现场如图1所示。

　　空压机现场如图2所示。拖动电机参数如表1所示。

　　经过多方对比，用户最终选择了新风光电子科技股份有 限公司生产的JD-BP38-7200FF1M大功率高压变频器，软启动 6500kW的空压机电机，采用“一拖二”自动切换方案。

　　3 风光JD-BP38系列高压变频系统技术特点

　　风光牌JD-BP38系列高压变频器荣获“中国名牌”称号，新 风光公司是国家高新技术企业，生产的风光牌JD-BP38系列高

图 1 河北某新型材料公司厂区

图 2 空压机电机负载现场

表 1 电机基本参数

　　压变频器以高速DSP为控制核心，采用无速度传感器矢量控制 技术、功率单元串联多电平技术，属高-高电压源型变频器，其

表 2 JD-BP38-7200FF1M 高压变频器主要技术指标

　　谐波指标远小于IEEE519-1992的谐波标准，输入功率因数高， 输出波形质量好，不必采用输入谐波滤波器、功率因数补偿装 置和输出滤波器;不存在谐波引起的电机附加发热和转矩脉 动、噪音、输出dv/dt、共模电压等问题，可以使用普通的异 步电机。

　　(1)JD-BP38-7200FF1M高压变频器技术指标

　　JD-BP38-7200FF1M高压变频器技术指标如表2所示。

　　(2)JD-BP38-7200FF1M高压变频器技术特点

　　具体来说，新风光高压变频器除具有一般普通高压变频器 的性能外，还具有以下突出特点：

　　· 高性能矢量控制，启动转矩大，转矩动态响应快，调速 精度高，带负载能力强，提高设备运行的平稳性;

　　· 振荡抑制技术，采用优越的电流算法，有效地抑制轻载 电机电流的振荡，保证系统稳定可靠的工作;

　　· 快速飞车启动技术，特别适用于(如水泥厂高温风机) 变频保护后的重新启动，可实现变频器在0.1s之内从保护状态 复位重新带载运行;

　　· 电网瞬时掉电重启技术，电网瞬间掉电可自动重启，可 提供最长60s的等待时间;

　　· 线电压自动均衡技术。变频器某相有单元故障后，可保 证最大的线电压均衡输出;

　　· 工、变频无扰切换技术，该技术可满足多电机综合控制 及大容量电机软启动的需要;可以实现大容量电机双向无扰动 投切，能有效保证生产的正常进行;

　　· 输出电压自动稳压技术，变频器实时检测各单元母线电 压，根据母线电压调整输出电压，从而实现自动稳压功能;

　　· 故障单元热复位技术，若单元在运行中故障，且变频器 对其旁路继续运行，此时可在运行中对故障单元进行复位，不 必等变频器停机;

　　· 多种控制方式，可选择本机控制、远控盒控制、DCS控 制，支持MODBUS、PROFIBUS等通讯协议，频率设定可以现 场给定、通讯给定等，支持频率预设、加减速功能;

　　· 单元直流电压检测：实时显示检测系统的直流电压，从 而实现输出电压的优化控制，降低谐波含量，保证输出电压的 精度，提升系统控制性能，并可使保证运行维护人员实现对功 率单元运行状况的全面把握;

　　· 单元内电解电容因采取了公司专利技术，可以将其使用 寿命提高1倍;

　　· 具备突发相间短路保护功能。如果由于设备原因及其他 原因造成输出短路，此时如果变频器不具备相间短路保护功 能，将会导致重大事故。变频器在发生类似问题时能够立即封 锁变频器输出，保护设备不受损害，避免事故的发生;

　　· 限流功能：当变频器输出电流超过设定值，变频器将自 动限制电流输出，避免变频器在加减速过程中或因负载突然变 化而引起的过流保护，最大限度减少停机次数;

　　· 故障自复位功能：当变频器由于负载突变造成单元或是 整机过电流保护时，可自动复位，继续运行。

　　4 变频改造方案

　　(1)改造控制方案

　　新风光结合用户现场工况，提供一套型号为JD-BP38- 7200FF1M大功率高压变频器，变频器采用功率单元级联技 术，包括功率柜、控制柜、切换柜等。该系统通过一台高压变 频电机分时驱动两台压缩机，利用变频器实现软启动和工频切 换，从而控制压缩机的输出，满足不同工况需求。

　　(2)高压变频器主回路控制方案

　　根据现场要求，空压机采用“一拖二”运行方式，其一次

　　电路如图3所示。

　　现场使用空间受限，本次设计变频软启动装置具备灵活设 计，变频软启动装置可以按照用户需求实现选择任一台空压机 启动，启动后电机自动无扰切换到工频运行，之后再启动下一 台电机运行，当变频软启动装置启动过程故障时，可以应客户 实际需要实现故障转工频或者工频直启。

　　5 变频改造效果

　　河北某新型材料公司空压机采用变频改造后，改造达到了 预期目的。该高压变频器现场如图4所示。

　　变频器拖动空压机在空载情况下进行软启，在达到50Hz 后，通过“无扰切换”功能，把空压机由变频状态转为工频状 态，电机无负载启动时电流87A，在切换时，观察开关柜在转 工频时电流最大为95A，解决了现场转工频瞬间冲击电流过大 的问题。转工频瞬间电流变化波形如5所示。

　　新风光高压变频器运行后，经过反复测试，各运行参数一 直正常，安全可靠，各项指标均达到了设计要求。

　　(1)节能降耗：采用变频驱动，通过电机调速进行节 能， 电机启动时对设备的机械冲击减小，维护工作量大幅下 降，整体运行成本大幅降低。

　　(2)精准控制：变频器具备精确的压力控制功能，可根 据客户生产工艺的气量需求实时调整压缩机的压力输出，保证 匹配度。

　　(3)节省设备：变频器一拖二驱动方案，实现一台变频 器驱动两台压缩机，节省空间和成本。通过使用变频器启动相 对其他软起动方案，启动电流相小，减小了占网容量(占网容 量费可以按照23.3元/1kVA计算)，节省了投资成本。

　　(4)可靠性高：压缩机通过变频驱动实现软启、软停， 大幅减少启动停止过程对设备的机械冲击，提高系统可靠性， 延长压缩机寿命。

　　6 结语

　　综合看来，河北某新型材料公司空压机采用新风光公司 高压变频器进行改造，解决了空压机的启动难题，降低了投资 成本，与多数厂家使用加电抗器柜抑制切换瞬间的电流的方案 相比，本方案通过算法及控制优化实现无扰切换功能，具备一 定的技术优势，对保证全厂生产的正常顺利运行起着重要的作 用，在类似场合应用中具有借鉴意义。

图 3 “一拖二”控制框图

图 4 高压变频器现场图

图 5 变频转工频电流变化波形图