摘 要：本文介绍了安邦信电子有限公司多电平高压变频器在淮北矿业水泥有限公司排风机上的应用，分析了变频系统的工作原理和生产工艺，结果表明安邦信高压变频器在水泥行业能很好适应该行业特殊工况，完全能够替代国外进口设备，可以达到有效节能和降低设备投资的目的。

关键词：高压变频器 水泥行业 风机 节能

1. 简介

　　深圳安邦信电子有限公司高压变频器的主要特点

　　·国产高压变频知名品牌，可靠性极高，超过四年的安全运行经验，适合电厂、钢厂、水泥、石化等应用

　　·采用全数字无速度传感器矢量控制技术，控制精度高，响应速度快，大大优于普通的V/F控制技术

　　·性能优异，输入和输出谐波极少(36脉冲整流、13电平逆变)

　　·内部变压器为干式，绝缘等级为H级，高于普通的F 级，可靠性高，维护简单

　　·适应电网波动要求，电网电压最多可下降至65%，变频器仍能继续工作而不跳机

　　·电压源型高压变频器、几乎在整个速度段输入功率因素大于0.96

　　·体积(包括变压器在内)最小，土建成本低

　　· 高-高结构，直接输出6KV高压，不对电机作任何改动

　　·单元故障自动旁路功能，保证用户生产的安全和可靠

　　·中文PC操作界面，给用户带来方便

　　·变频器效率高，高于98.5%

　　·防护等级高IP30，高于普通的IP20，对用户的环境要求低

　　·环境湿度可达95%

　　·安邦信公司在全国设有10个办事处和22个代表处，24小时响应用户任何需要

　　·安邦信公司业绩，广泛应用于钢铁、火电、水泥、石化和供水行业，业绩显著，运行可靠，给用户带来了良好的社会效益和经济效益。

　　变频设备基本部件

　　36脉冲二极管整流，13电平IGBT/PWM逆变

　　一体式输入干式隔离变压器，内部含测温元件

　　保护等级IP30，整个变频系统采用空冷，柜外采用空调冷却

　　高压柜门保护连锁

　　控制UPS

　　带PROFIBUS-DP通讯接口

　　变频器基本性能

　　·变频器为高-高结构，6KV直接输出，不需输出升压变压器，输出为单元串联移相式PWM方式，输出相电压至少为13电平，线电压至少为25电平

　　·系统一体化设计，包括输入干式隔离变压器，变频器等所有部件及内部连线，用户只须连接高压输入、高压输出、低压控制电源和控制信号线即可。整套系统在出厂前进行整体测试

　　·36脉冲整流输入符合并优于IEEE519～1992及GB/T14519～93标准对电压失真和电流失真最严格的要求

　　·在20～100%的负载变化情况内达到或超过0.96的功率因数(无需功率因数补偿装置)

　　·无需滤波器变频器就可输出正弦输出电流和电压波形，对电机没有特殊的要求，可以使用普通异步电机，电机不必降额使用。具有软起动功能，没有电机启动冲击引起的电网电压下跌，可确保电机安全、长期运行

　　·变频装置输出波形不会引起电机的谐振，转矩脉动小于0.1%。可避免风机喘振现象。变频器有共振点频率跳跃功能

　　·变频装置对输出电缆长度无任何要求，电机不会受到共模电压和dv/dt的影响

　　·变频器可在输出不带电机的情况下进行空载调试，也可在没有6KV高压情况下用低压电进行空载调试

　　·控制采用无速度传感器矢量控制，起动转矩可达200%

　　·变频器对电网电压波动有极强的适应能力，电压低于35%仍可降额运行

　　·变频器效率为98.5%

　　·控制系统采用全数字微机控制，有自诊断功能

　　·电机参数自动检测、控制系统参数自动优化

　　·变频器功率单元和主控系统通讯采用光纤连接，具有很高的通信速率和抗干扰能力，安全性好

　　·单元故障自动旁路功能，当单元出现故障时，仍能保证系统运行

　　·控制系统具有在线检测变频器输入电压、电流、输入功率因素、输出电压、电流、功率、频率、电机转速等

　　·频率精度：±0.5%(所有因素下)

　　·过载能力为120%，1min，满足泵类和风机类负荷要求

　　·调速范围：0-100%连续可调

　　·加/减速时间0.1-3600 秒 (根据负载情况可设定)

　　·输出频率0-120HZ(根据电机情况可设定)

　　·环境温度为-15～+40°C，95%相对湿度，海拔1000米以下

　　·变频器抗地震能力为7级，振动0.5G

　　·临界速度可跳过(共3组，可任意设定)

　　·用户可调的数字表，可显示速度，电流，电压，功率，用电度数等

　　变频器控制接口(可按用户要求扩展)

　　·2路4～20mA或0～10V模拟量输入

　　·4路4～20mA模拟量输出或0～10V用以输出电机电压和频率等指示信号(可扩展)

　　·10点开关量无源输入：自动起动/停止，手动起动/停止，紧停，复位等

　　·10点开关量无源输出：变频器就绪，运行，故障等 (容量220VAC/5A)

　　·4点开关量无源输出：容量220VDC/5A

　　·变频器带有PROFIBUS-DP通讯接口，可以将输出频率、输出电压等参数通过通讯接口传送至PLC或DCS

　　结构

　　·变频器的功率单元为模块化设计，可以从机架上抽出，移动和更换，所有单元可以互换，更换单元不须专用工具，更换一个单元的时间一般小于10分钟

　　·逆变器侧采用高开关频率的IGBT器件，保证良好的输出波形

　　·输入侧的隔离变压器能保护电机不受共模电压的影响

　　·整个变频系统内部采用空冷，外部采用空调冷却

　　保护

　　·变频装置有过电压，过电流，欠电压，缺相，变频器过载，变频器过热，电机过载，输出接地，输出短路等保护功能

　　·变频装置有隔离变压器的各种保护

　　·变频器带转速跟踪再起动功能

　　现场试验

　　设备安装完成后，安邦信公司负责检查设备内部接线及与外部接线、确保调试成功。

　　变频装置能在标书规定条件下经受长期运行考验。

　　测量变频器输入、输出电压和电流波形以及谐波含量(电动机启动时、频率在25Hz时、频率在38Hz时、频率在50Hz时)

　　电机启动性能试验，启动电机，观察变频器输出线电流波形和幅值，检查电机的启动性能要求起动电流小，启动转距大，保证电机稳定起动

　　频率(或转速)调节范围测试：测试最高频率(或转速)和最低频率(或转速)

　　电机振动测试分别测试电机两端轴向、垂直径向和水平径向共6点的振动幅值

　　节电效果测试：在调速状态和异步运行工况下，测试节电效果

　　功率因数测试：在调速状态测试变频器输入功率因数

　　静态精度测试(闭环控制的速度偏差)：在冷态情况下测试电动机频率变化，每点测试时间为5min

　　输出电压不对称度测试：测试三相线电压

　　效率试验：变频器效率为输出和输入有功功率之比

　　谐波测试：按GB/T 14549-93《电能质量 公用电网谐波》及IEEE519-1992国际标准的规定测试

2. 变频方案

　　淮北矿业水泥有限公司排风机所配电机型号为：400KW/6KV，4极电机，额定电流为46A。

　　在变频改造以前，水泥厂排风机采用调节风板开度的方式控制进风量，由于其电机裕量较大，因而电能的浪费特别严重，同时由于频繁的对风板进行操作，导致风板的可靠性下降，影响机组的稳定运行。且电机工频起动特别困难，起动电流大，对电网冲击较大，并造成电机笼条松动、有开焊断条的危险。一般起动后不允许停机。

　　进行变频改造后，排风机的风板开度保持全开，基本不需要改变，根据实际所需的风压，由DCS系统通过PID调节计算，输出4~20mA模拟电流信号发给变频器，通过调节变频器的输出频率改变电机的转速，达到调节送风量的目的，满足运行工况的要求。

　　同时，进行变频改造后电机在启动和调节过程中，转速平稳变化，电流没有任何冲击，解决了电机启动时的大电流冲击问题，消除了大启动电流对电机、传动系统和主机的冲击应力，大大降低日常的维护保养费用。

　　由于安邦信高压变频器具有极高的可靠性，因此我们只为该设备配备了检修和维护用的手动旁路系统，结构简单，性能可靠。整个系统由1台高压变频柜、1台控制柜、1台变压器柜、一台旁路柜、一台电机及一台风机组成，下图为风机变频方案一次图。

排风机变频方案一次图

　　图中共有3个高压隔离开关，为了确保不向变频器输出端反送电，QS2与QS3采用机械互锁，并采用S7-200PLC控制系统实现电气连锁，避免系统误操作。当QS1、QS2闭合，QS3断开时，电机运行在变频状态;当QS1、QS2断开，QS3闭合时，电机工频运行，此时高压变频器从高压中隔离出来，便于检修、维护和调试。

3. 结论

　　淮北矿业水泥有限公司排风机采用安邦信高压变频调速后，调速准确，运行可靠，节能效果明显，产生了良好的社会效益和经济效益，得到用户的好评。