大中容量電動機(jī)調(diào)速方案的選擇

1、    大中容量電動機(jī)調(diào)速方案的選擇    王宏艷摘 要：本文將常用調(diào)速方案作簡單介紹，以供參考。關(guān)鍵詞：電動機(jī)；調(diào)速；變頻中圖分類號： tm32 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： a 文章編號：一、調(diào)速方案的分類和內(nèi)容從20世紀(jì)80年代開始，調(diào)速步入了變頻調(diào)速時(shí)代，目前使用最多的是變頻調(diào)速和串級調(diào)速中的斬波內(nèi)饋型功率調(diào)速，由于電流型變頻器是全控橋整流，諧波較大，對電網(wǎng)公害大，抑制諧波的措施比較復(fù)雜，在價(jià)格和可靠性上失去了優(yōu)勢，已很少采用了?，F(xiàn)將常用調(diào)速方案簡介如下。1、高一高型變頻調(diào)速該方案用高壓變頻器直接對電網(wǎng)的高電壓(610kv)進(jìn)行整流、濾波和逆變，輸出高壓變頻電源

2、供給高壓電動機(jī)變頻調(diào)速。當(dāng)功率較大時(shí)，電源輸入側(cè)需要設(shè)置隔離用的三繞組變壓器，變壓器二次側(cè)采用d和y接法，可輸出12相或18相脈沖整流電壓，使得電源輸入側(cè)諧波大為降低。2、高一低一高型變頻調(diào)速該方案是在低壓通用變頻器輸人側(cè)加一臺降壓變壓器，又在變頻器輸出側(cè)加一臺升壓變壓器，再向高壓電動機(jī)供電進(jìn)行變頻調(diào)速。該方案的變頻器電壓等級可根據(jù)不同的具體情況選擇380v或者6901140v，實(shí)質(zhì)上還是屬于低壓變頻器。3、高一低一低型變頻調(diào)速該方案是采用降壓變壓器將高壓電源變成低壓電源，再向相應(yīng)電壓等級的低壓變頻器和低壓電動機(jī)供電。該方案的變壓器和電動機(jī)既可采用非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，也可以利用原有的設(shè)備改制。4、“中

3、一低一中”變頻器用一臺降壓變壓器把中壓變?yōu)榈蛪?，?jīng)低壓變頻器變頻，再由輸出變壓器升為中壓，優(yōu)點(diǎn)是變頻器價(jià)格低，缺點(diǎn)是增加了占地面積和成本，增加了兩級變壓器損耗，升壓變壓器的采用是技術(shù)上的失誤，可靠性大大降低了，在低速時(shí)，變壓器效率更低，功率因數(shù)也低。5、低壓大功率變頻器國產(chǎn)低壓變頻器已做到1000kw，國外已做到2000kw。然而，用低壓變頻器去拖動6kv的電動機(jī)是不合理的，改變電動機(jī)接線方法，電壓就變成了347kv，使用33kv變頻器就沒問題了。建議盡量選用1.7、2.3、3.3kv電動機(jī)。6、中一低壓大功率變頻器優(yōu)點(diǎn)是中壓輸電損耗小，低壓變頻效率高，輸入變壓器一側(cè)采用三角形()接法，可吸收

4、變頻系統(tǒng)中的高次諧波。7、中一中壓變頻器(1)中壓igbt pwm變頻器。電壓為2.3、3.3、4.16kv，容量為8004000kw，額定效率為98.5，額定功率因數(shù)0.96，中壓igbt是低壓igbt基礎(chǔ)上發(fā)展的新品種，系統(tǒng)器件由60支減為24支，使電路簡化，可靠性提高。(2)中壓igct pwm變頻器。電壓為2.3、3.3和4.16kv，容量為3156500kw，額定效率>98，額定功率因數(shù)>0.95。中壓igct是在gt0元件基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新產(chǎn)品，保留了gto導(dǎo)通壓降小，電壓和電流高的特點(diǎn)，又克服了gto開關(guān)性能差的缺點(diǎn)，是一件非常理想的兆瓦、中壓開關(guān)器件。gto體積大，

5、損耗大，而igct芯片厚度減小到與二極管差不多，這就大大簡化了電壓變頻器結(jié)構(gòu)，其觸發(fā)功率小，開關(guān)一致性好，可方便串并聯(lián)，又進(jìn)一步擴(kuò)大了功率范圍。一臺4.16kv變頻器，使用6kv的igct只需要12支器件，是低壓igbt的15件，中壓igbt的12件。由于器件電壓提高，數(shù)量減少，使得變頻器電路更加簡化，可3電平、4電平或5電平電路，變頻器輸出端裝有濾波器及dv/dt限制器，可配普通6kv電動機(jī)，也可配用較低電壓的多相電動機(jī)，為了限制高次諧波，變頻器輸入端為12相整流，也可18相或24相整流。8、多重式多級串聯(lián)中壓變頻器美國robicon公司、日本安川、富士、東芝公司、我國利德華福等公司，都先后

6、推出了多重式多級串聯(lián)中壓變頻調(diào)速裝置。采用多電平結(jié)構(gòu)和多級低壓小功率igbt pwm變頻單元串聯(lián)輸出中壓變頻器，實(shí)現(xiàn)了大功率集成。其輸入電壓在2.313.8kv之問，輸出電壓2.36kv，容量為8005600kw，國內(nèi)為3152500kw，額定效率96，額定功率因數(shù)095。但必須指出，同一容量采用中壓設(shè)備不但價(jià)格貴得多且可靠性也下降了。9、斬波內(nèi)饋型功率調(diào)速該方案是在高壓繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī)的定子內(nèi)部設(shè)置特殊的內(nèi)饋繞組，以便通過斬波內(nèi)饋的功率調(diào)速控制裝置來接收轉(zhuǎn)子移出的電磁轉(zhuǎn)差功率，使內(nèi)饋繞組處于發(fā)電狀態(tài)來抵消定子繞組等量的輸入功率，從而達(dá)到電動機(jī)的節(jié)電和調(diào)速目的。二、調(diào)速方案的選擇比較上述幾種高壓

7、變頻調(diào)速方案都是直接控制電動機(jī)定子來達(dá)到調(diào)速的目的，變頻器的額定功率必須大于等于電動機(jī)的額定功率，不僅其自身消耗的功率大，而且變頻器的輸入和輸出電流中諧波含量十分可觀。尤其是這幾種方案幾乎都需要變壓器升高或降低電壓，才能向變頻器送電，使電動機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)效率也有所降低。其中高一低一高型變頻調(diào)速方案的系統(tǒng)效率最低，并且占地面積大和基建安裝費(fèi)用高，目前該方案的應(yīng)用已經(jīng)越來越少。而高低一低型調(diào)速方案是針對原有的高壓電動機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造時(shí)，采取的一種特殊處理方式，即對中、高壓(310kv)電動機(jī)通過改變相間繞組聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)(丫形、形或延邊三角形)、極間繞組聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)(串聯(lián)和并聯(lián)支路)和極內(nèi)繞組聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)(串聯(lián)

8、和并聯(lián)支路)，以便適應(yīng)中低壓(3801140v)通過變頻器輸出電壓等級的要求，該方案還需要一臺非標(biāo)準(zhǔn)的降壓變壓器將原610kv的電源電壓變成與變頻器相匹配的電壓等級。對于原有設(shè)備的技術(shù)改造項(xiàng)目來說，該變壓器的安裝位置選擇也要受到原有條件的限制。與上述幾種變頻調(diào)速方案比較，斬波內(nèi)饋型功率調(diào)速方案是直接控制電動機(jī)轉(zhuǎn)子的電磁轉(zhuǎn)差功率，雖然控制電流中含有一定分量的諧波，但是由于最大控制功率僅為電動機(jī)額定功率的15左右以及電力傳輸中充分地利用了旋轉(zhuǎn)變壓器的電磁隔離機(jī)理，有效地抑制了諧波的影響和降低了控制裝置的電壓等級。因此，該方案不僅使電動機(jī)傳動系統(tǒng)效率大為提高，而且由于控制裝置電壓等級降低，使其運(yùn)行可靠性大為提高。目前，該方案的610kv yqt型內(nèi)饋凋速電動機(jī)雖然參照jr系列和yr系列高壓中型繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)型譜設(shè)計(jì)和制造，其功率、外形尺寸和安裝尺寸與jr系列和yr系列高壓電動機(jī)完全一致，但是仍然屬于非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，而且轉(zhuǎn)子上安裝的集電環(huán)和電刷是磨損件，有一定的維修工作量，因此在原有高壓電動機(jī)系統(tǒng)工程上進(jìn)行節(jié)能改造時(shí)，可考慮采用此方案?？傊?，異步電動機(jī)調(diào)速性能可從調(diào)速范圍、平滑性、穩(wěn)定性、調(diào)速前后電動機(jī)的效率、功率因數(shù)和過載能力等性能指標(biāo)及調(diào)速糸統(tǒng)的投資成本和可靠性來衡量?；\型異步電動機(jī)本身調(diào)速比較困難，在需要調(diào)速時(shí)一般還需配置專門的調(diào)速裝置。每種調(diào)速方案都各有自己的特點(diǎn)，用戶