基于IGCT的6kV高壓變頻器

基于IGCT的6kV高壓變頻器一、本文概述隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，高壓變頻器在電力系統(tǒng)中扮演著越來越重要的角色。其中，基于絕緣柵雙極晶體管（IGCT）的6kV高壓變頻器因其高效、可靠和靈活的特性，在電機(jī)控制、能源節(jié)約以及電網(wǎng)優(yōu)化等方面展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。本文旨在深入探討基于IGCT的6kV高壓變頻器的設(shè)計原理、性能特點、應(yīng)用領(lǐng)域以及發(fā)展趨勢，以期為該領(lǐng)域的研究者和工程師提供有益的參考。本文將簡要介紹IGCT的基本工作原理及其在高壓變頻器中的應(yīng)用優(yōu)勢。重點分析基于IGCT的6kV高壓變頻器的硬件組成和軟件控制策略，包括主電路設(shè)計、功率因數(shù)校正、調(diào)速控制等方面。文章還將對6kV高壓變頻器的性能特點進(jìn)行詳細(xì)闡述，如高效率、寬調(diào)速范圍、低諧波污染等。在應(yīng)用領(lǐng)域方面，本文將探討基于IGCT的6kV高壓變頻器在電力、石油、化工、冶金等行業(yè)的實際應(yīng)用案例，分析其在節(jié)能降耗、提高生產(chǎn)效率、改善電網(wǎng)質(zhì)量等方面的具體作用。文章將展望基于IGCT的6kV高壓變頻器的發(fā)展趨勢，包括技術(shù)創(chuàng)新、市場應(yīng)用前景以及面臨的挑戰(zhàn)等。通過本文的闡述，讀者可以對基于IGCT的6kV高壓變頻器有一個全面、深入的了解，為相關(guān)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用提供有益的參考和指導(dǎo)。二、IGCT技術(shù)原理及特性絕緣柵雙極晶體管（IGCT）是一種結(jié)合了絕緣柵極晶體管（IGBT）和晶閘管（GTO）優(yōu)點的電力電子器件。它結(jié)合了IGBT的高速開關(guān)能力和GTO的高電流處理能力，因此在高壓大功率應(yīng)用中表現(xiàn)出色。IGCT的出現(xiàn)，為6kV高壓變頻器的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。IGCT的技術(shù)原理基于其獨特的結(jié)構(gòu)和工作機(jī)制。其內(nèi)部包含一個IGBT和一個集成的GTO，通過優(yōu)化設(shè)計和制造工藝，實現(xiàn)了兩者在性能和可靠性上的完美結(jié)合。在正常工作狀態(tài)下，IGCT表現(xiàn)出IGBT的高速開關(guān)特性，能夠?qū)崿F(xiàn)快速、準(zhǔn)確的電流控制。而在需要處理大電流或進(jìn)行故障保護(hù)時，GTO的優(yōu)異性能則得到充分發(fā)揮，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。高電壓和大電流處理能力：IGCT能夠承受高達(dá)6kV的電壓和數(shù)千安培的電流，使其成為高壓大功率應(yīng)用的理想選擇?？焖匍_關(guān)速度：得益于IGBT的高速開關(guān)特性，IGCT能夠?qū)崿F(xiàn)快速的電流通斷，提高系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)能力。高可靠性：通過先進(jìn)的封裝技術(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計，IGCT具有高可靠性，能夠長時間穩(wěn)定工作，降低系統(tǒng)的維護(hù)成本。易于驅(qū)動：IGCT的驅(qū)動電路相對簡單，易于實現(xiàn)與現(xiàn)有控制系統(tǒng)的兼容和集成。IGCT作為一種先進(jìn)的電力電子器件，在6kV高壓變頻器中發(fā)揮著重要作用。其獨特的技術(shù)原理和優(yōu)異特性使得高壓變頻器在性能、效率和可靠性等方面得到了顯著提升。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，IGCT有望在更多領(lǐng)域發(fā)揮更大的價值。三、6kV高壓變頻器總體設(shè)計基于IGCT的6kV高壓變頻器是工業(yè)應(yīng)用中重要的電能轉(zhuǎn)換設(shè)備，其總體設(shè)計關(guān)乎到整個系統(tǒng)的性能、效率和可靠性。在設(shè)計階段，我們充分考慮了高壓變頻器的使用環(huán)境、功能需求、控制精度以及成本效益等多方面因素。在電氣設(shè)計方面，我們采用了先進(jìn)的IGCT（絕緣柵雙極晶體管）作為功率開關(guān)元件，IGCT具有優(yōu)秀的開關(guān)性能和高耐壓能力，能夠滿足6kV高壓環(huán)境下的工作要求。同時，我們優(yōu)化了變頻器的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用了多重化技術(shù)，以提高輸出電壓和電流的波形質(zhì)量，降低諧波對電網(wǎng)和負(fù)載的影響。在控制系統(tǒng)設(shè)計方面，我們采用了高性能的數(shù)字信號處理器（DSP）作為核心控制器，實現(xiàn)了對IGCT開關(guān)狀態(tài)的高速、精確控制。通過先進(jìn)的控制算法，如矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等，實現(xiàn)了對電機(jī)的高效、平穩(wěn)調(diào)速，提高了系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)能力和控制精度。在散熱和防護(hù)設(shè)計方面，我們采用了高效的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)，并對變頻器內(nèi)部的關(guān)鍵元件進(jìn)行了熱設(shè)計，確保在高負(fù)荷工作狀態(tài)下，設(shè)備能夠穩(wěn)定運行。同時，我們還加強(qiáng)了設(shè)備的電磁兼容性和環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計，提高了設(shè)備在惡劣工作環(huán)境下的抗干擾能力和可靠性。在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，我們充分考慮了設(shè)備的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性，采用了模塊化設(shè)計，方便后續(xù)的設(shè)備升級和維護(hù)。我們還優(yōu)化了設(shè)備的布局和接線方式，簡化了安裝和調(diào)試過程，提高了設(shè)備的易用性?；贗GCT的6kV高壓變頻器的總體設(shè)計涉及電氣、控制、散熱、防護(hù)和結(jié)構(gòu)等多個方面。我們通過對各個方面的綜合考慮和優(yōu)化設(shè)計，旨在打造一款性能卓越、穩(wěn)定可靠、易于維護(hù)的高壓變頻器產(chǎn)品，以滿足工業(yè)領(lǐng)域?qū)﹄娔苻D(zhuǎn)換設(shè)備的多樣化需求。四、基于IGCT的6kV高壓變頻器關(guān)鍵技術(shù)基于IGCT（絕緣柵雙極晶體管）的6kV高壓變頻器是一種高性能的電力轉(zhuǎn)換設(shè)備，其關(guān)鍵技術(shù)主要涉及IGCT的選型與控制、高壓電路設(shè)計、熱設(shè)計與散熱、電磁兼容與濾波以及控制策略優(yōu)化等方面。IGCT的選型與控制：IGCT作為高壓變頻器中的核心開關(guān)器件，其選型直接影響到變頻器的性能和可靠性。需要選擇具有高耐壓、快速開關(guān)速度、低損耗等特性的IGCT。同時，IGCT的控制策略也是關(guān)鍵，需要確保其在高壓、高頻的工作環(huán)境下能夠穩(wěn)定、準(zhǔn)確地工作。高壓電路設(shè)計：6kV高壓變頻器的高壓電路設(shè)計需要解決的關(guān)鍵問題包括高壓隔離、電氣安全、以及高效率的功率轉(zhuǎn)換。需要采用先進(jìn)的高壓隔離技術(shù)，確?？刂齐娐放c高壓電路之間的安全隔離。同時，通過優(yōu)化功率轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計，提高變頻器的效率。熱設(shè)計與散熱：IGCT在工作過程中會產(chǎn)生大量的熱量，如果不能及時散出，將影響器件的性能和壽命。因此，熱設(shè)計與散熱是高壓變頻器設(shè)計中的關(guān)鍵。需要采用高效的散熱結(jié)構(gòu)，如散熱片、風(fēng)扇等，確保IGCT工作在合適的溫度范圍內(nèi)。電磁兼容與濾波：高壓變頻器在工作過程中會產(chǎn)生電磁干擾，影響周圍電氣設(shè)備的正常運行。因此，需要采取電磁兼容措施，如濾波、屏蔽等，降低電磁干擾的影響。同時，也需要設(shè)計合適的濾波器，濾除變頻器產(chǎn)生的諧波和噪聲?？刂撇呗詢?yōu)化：控制策略的優(yōu)化對于提高高壓變頻器的性能至關(guān)重要。需要研究先進(jìn)的控制算法，如矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等，提高變頻器的調(diào)速精度和動態(tài)響應(yīng)能力。同時，還需要考慮控制策略的實現(xiàn)方式，如數(shù)字化控制、智能控制等，提高控制系統(tǒng)的可靠性和靈活性。基于IGCT的6kV高壓變頻器的關(guān)鍵技術(shù)涉及多個方面，需要綜合考慮各種因素，采取合理的措施，確保高壓變頻器的性能和可靠性。五、系統(tǒng)仿真與實驗驗證為了驗證基于IGCT的6kV高壓變頻器設(shè)計的有效性和性能，我們進(jìn)行了系統(tǒng)仿真和實驗驗證。在系統(tǒng)仿真方面，我們采用了專業(yè)的電路仿真軟件，構(gòu)建了高壓變頻器的仿真模型。通過模擬不同負(fù)載條件和運行環(huán)境下的變頻器工作狀況，我們深入研究了其動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。仿真結(jié)果表明，基于IGCT的高壓變頻器在寬范圍的速度調(diào)節(jié)和高效能量轉(zhuǎn)換方面表現(xiàn)出色，其輸出波形穩(wěn)定，諧波含量低，滿足高壓變頻器的應(yīng)用要求。在實驗驗證方面，我們搭建了一套6kV高壓變頻器實驗平臺，包括IGCT驅(qū)動電路、控制電路、濾波電路等關(guān)鍵部分。通過實際運行實驗，我們測試了變頻器在不同電壓、頻率和負(fù)載下的工作性能。實驗數(shù)據(jù)顯示，高壓變頻器在額定電壓下運行時，其輸出頻率穩(wěn)定，動態(tài)響應(yīng)迅速，能夠滿足電機(jī)的調(diào)速需求。我們還對變頻器的效率進(jìn)行了測試，結(jié)果顯示其效率較高，能夠滿足節(jié)能減排的要求。通過系統(tǒng)仿真和實驗驗證，我們驗證了基于IGCT的6kV高壓變頻器設(shè)計的可行性和性能優(yōu)勢。這為該型高壓變頻器在實際應(yīng)用中的推廣提供了有力支持。未來，我們還將繼續(xù)優(yōu)化設(shè)計方案，提高變頻器的性能和可靠性，以滿足更多領(lǐng)域的高壓變頻需求。六、應(yīng)用案例與前景展望隨著能源消耗的持續(xù)增長和對高效、節(jié)能、環(huán)保技術(shù)的不斷追求，基于IGCT的6kV高壓變頻器在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛。IGCT技術(shù)以其獨特的優(yōu)勢，如高可靠性、低損耗和優(yōu)良的開關(guān)性能，使得6kV高壓變頻器在多個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了顯著的節(jié)能效果和工藝改進(jìn)。在礦山行業(yè)，基于IGCT的6kV高壓變頻器被廣泛應(yīng)用于通風(fēng)、排水、提升等關(guān)鍵設(shè)備的電機(jī)驅(qū)動中。通過精確控制電機(jī)轉(zhuǎn)速和功率輸出，變頻器不僅提高了設(shè)備的運行效率，還降低了能耗和維護(hù)成本。在鋼鐵、化工、水泥等重工業(yè)領(lǐng)域，高壓變頻器同樣發(fā)揮著重要作用，助力企業(yè)實現(xiàn)綠色生產(chǎn)和節(jié)能減排目標(biāo)。隨著新能源和可再生能源的快速發(fā)展，基于IGCT的6kV高壓變頻器在風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等領(lǐng)域的應(yīng)用也日益凸顯。變頻器通過優(yōu)化風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和太陽能光伏系統(tǒng)的運行策略，提高了發(fā)電效率，減少了能源浪費，為新能源產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了有力支持。展望未來，隨著IGCT技術(shù)的不斷進(jìn)步和6kV高壓變頻器性能的持續(xù)優(yōu)化，其在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用將更加廣泛和深入。隨著全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)和能源節(jié)約的日益重視，基于IGCT的6kV高壓變頻器將在推動工業(yè)綠色轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮更加重要的作用?；贗GCT的6kV高壓變頻器作為一種高效、節(jié)能、環(huán)保的電機(jī)驅(qū)動技術(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)和新能源領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的市場潛力。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，相信它將為工業(yè)發(fā)展和社會進(jìn)步作出更大的貢獻(xiàn)。七、結(jié)論經(jīng)過對基于IGCT的6kV高壓變頻器的深入研究與分析，本文得出以下結(jié)論?；贗GCT的6kV高壓變頻器在電力傳動與控制領(lǐng)域的應(yīng)用表現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢和潛力。其高電壓、大容量的特點使得其在高壓電機(jī)的調(diào)速與節(jié)能方面發(fā)揮著重要作用。IGCT作為其核心器件，具有開關(guān)速度快、通流能力強(qiáng)、耐受過載能力高等優(yōu)點，保證了變頻器的高效穩(wěn)定運行。基于IGCT的6kV高壓變頻器在控制策略上也進(jìn)行了優(yōu)化和創(chuàng)新，實現(xiàn)了對電機(jī)的高效、精準(zhǔn)控制。這不僅提高了電機(jī)的運行效率，還降低了能源消耗，對于實現(xiàn)綠色、可持續(xù)的能源利用具有重要意義。然而，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，對高壓變頻器的要求也在不斷提高。未來，我們需要繼續(xù)研究和探索新的控制策略、優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)、提高系統(tǒng)可靠性等方面的工作，以進(jìn)一步推動基于IGCT的6kV高壓變頻器在電力傳動與控制領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展?；贗GCT的6kV高壓變頻器作為一種高效、節(jié)能的電力傳動與控制設(shè)備，具有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的市場潛力。我們期待其在未來的發(fā)展中，能夠發(fā)揮出更大的作用，為電力傳動與控制領(lǐng)域的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。參考資料：隨著工業(yè)自動化和智能化的快速發(fā)展，高壓變頻器作為一種高效、節(jié)能的電機(jī)控制設(shè)備，在諸多領(lǐng)域如礦業(yè)、電力、水泥等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。其中，6KV900KW功率單元級聯(lián)型高壓變頻器作為一種大功率的變頻器，其研制對于提升工業(yè)生產(chǎn)效率和能源利用效率具有重要意義。6KV900KW功率單元級聯(lián)型高壓變頻器是一種采用直接高壓級聯(lián)功率單元結(jié)構(gòu)，具有高電壓、大功率等特點的變頻器。該變頻器主要由輸入變壓器、功率單元、輸出變壓器等部分組成，通過改變各功率單元的開關(guān)狀態(tài)，實現(xiàn)輸出電壓的頻率和幅值的調(diào)節(jié)。輸入變壓器設(shè)計：輸入變壓器起到將高壓轉(zhuǎn)換為適合功率單元輸入電壓的作用，需要考慮變壓器的變比、匝數(shù)、線徑等因素。在設(shè)計中，應(yīng)充分考慮效率和性能，優(yōu)化變壓器結(jié)構(gòu)，降低損耗。功率單元設(shè)計：功率單元是高壓變頻器的核心部分，包括整流模塊、濾波電容、智能模塊等。整流模塊負(fù)責(zé)將輸入的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，濾波電容用于平滑直流電壓，智能模塊則控制各功率單元的工作狀態(tài)。在設(shè)計中，應(yīng)注重提高功率單元的可靠性和效率。輸出變壓器設(shè)計：輸出變壓器起到將變頻器輸出的高壓電轉(zhuǎn)換為適合電機(jī)運行的電壓的作用。設(shè)計時需考慮變壓器的變比、匝數(shù)、線徑等因素，同時應(yīng)注重減小變壓器損耗，提高效率?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計：控制系統(tǒng)是高壓變頻器的指揮中心，負(fù)責(zé)接收外部信號，控制各部分的工作狀態(tài)。在設(shè)計中，應(yīng)采用先進(jìn)的控制算法和保護(hù)策略，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性?？煽啃栽O(shè)計：由于高壓變頻器的工作環(huán)境較為惡劣，因此需要充分考慮其可靠性。在設(shè)計中，應(yīng)采用成熟的器件和工藝，加強(qiáng)散熱設(shè)計，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。6KV900KW功率單元級聯(lián)型高壓變頻器的研制是一項復(fù)雜而重要的任務(wù)。通過合理的方案設(shè)計和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓に嚳刂?，可以研制出高效、穩(wěn)定、可靠的高壓變頻器，為工業(yè)自動化和智能化的發(fā)展提供有力支持。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用需求的不斷提高，高壓變頻器的性能和功能仍需不斷優(yōu)化和完善。高壓開關(guān)柜是一種用于電力系統(tǒng)配電的設(shè)備，主要作用是在電力系統(tǒng)中進(jìn)行控制、保護(hù)和監(jiān)測。其基本構(gòu)成包括斷路器、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)、操作機(jī)構(gòu)、母線等元件。35KV高壓開關(guān)柜是一種廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的配電設(shè)備，其額定電壓為35KV。該設(shè)備具有較高的可靠性、安全性和穩(wěn)定性，是保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要設(shè)備之一。設(shè)備認(rèn)知：了解35KV高壓開關(guān)柜的基本構(gòu)成、元件功能和工作原理。操作方法：掌握35KV高壓開關(guān)柜的操作方法，包括手動操作和電動操作。維護(hù)保養(yǎng)：學(xué)習(xí)35KV高壓開關(guān)柜的維護(hù)保養(yǎng)方法，包括日常檢查、定期保養(yǎng)和故障處理。安全注意事項：學(xué)習(xí)35KV高壓開關(guān)柜的安全操作規(guī)程，確保操作過程中的安全。常見故障及處理：了解35KV高壓開關(guān)柜的常見故障及處理方法，提高故障處理能力。案例分析：結(jié)合實際案例，深入了解35KV高壓開關(guān)柜的應(yīng)用和維護(hù)實踐。通過本次培訓(xùn)，使學(xué)員全面了解35KV高壓開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)、工作原理、操作方法、維護(hù)保養(yǎng)和常見故障處理等方面的知識，提高學(xué)員的實際操作能力和故障處理能力，為學(xué)員在電力系統(tǒng)的職業(yè)生涯中打下堅實的基礎(chǔ)。隨著工業(yè)自動化的不斷發(fā)展，中高壓變頻器在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，隨著其普及，諧波問題也逐漸凸顯出來。諧波會對電力系統(tǒng)、電機(jī)和相關(guān)設(shè)備產(chǎn)生負(fù)面影響，因此對中高壓變頻器諧波的分析顯得尤為重要。本文將圍繞中高壓變頻器諧波的產(chǎn)生、影響及抑制措施進(jìn)行深入探討。中高壓變頻器在運行過程中，其輸入側(cè)的整流電路會產(chǎn)生特征諧波。逆變電路中的電力電子器件在開關(guān)過程中也會產(chǎn)生諧波。這些諧波會通過中高壓變頻器的電纜向外傳播，對電力系統(tǒng)、電機(jī)及相關(guān)設(shè)備造成影響。中高壓變頻器產(chǎn)生的諧波會對電力系統(tǒng)產(chǎn)生多方面的影響。諧波會導(dǎo)致電力系統(tǒng)的功率因數(shù)降低，進(jìn)而增加電網(wǎng)的損耗。諧波會干擾電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置，可能導(dǎo)致誤動作或拒動作。諧波還會對電力系統(tǒng)中的測量儀表、通信線路等造成干擾，影響其正常運行。中高壓變頻器產(chǎn)生的諧波電流注入到電機(jī)中，會導(dǎo)致電機(jī)產(chǎn)生額外的損耗，如銅損和鐵損，從而降低電機(jī)的效率。諧波電流還可能導(dǎo)致電機(jī)產(chǎn)生振動和噪聲，影響其穩(wěn)定運行。針對中高壓變頻器產(chǎn)生的諧波問題，有多種抑制措施可供選擇。優(yōu)化變頻器的設(shè)計是關(guān)鍵。通過改進(jìn)整流和逆變電路的結(jié)構(gòu)，可以降低特征諧波的含量。采用多重化、多電平技術(shù)可以有效減小諧波的幅值。在變頻器的輸入側(cè)加裝濾波器也是一種有效的抑制措施。濾波器可以濾除部分諧波，從而減少其對電力系統(tǒng)的影響。在實際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體工況選擇合適的濾波器并進(jìn)行優(yōu)化配置。另外，對于電機(jī)等敏感設(shè)備，應(yīng)選擇具有良好諧波抑制性能的產(chǎn)品，以降低諧波對其造成的影響。同時，加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)和檢修也是保障其穩(wěn)定運行的重要手段。中高壓變頻器在工業(yè)自動化領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，但其產(chǎn)生的諧波問題不容忽視。通過對中高壓變頻器諧波的產(chǎn)生、影響及抑制措施進(jìn)行深入分析，有助于更好地理解這一問題的本質(zhì)，并為實際應(yīng)用提供有益的指導(dǎo)。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，相信中高壓變頻器的諧波問題將得到更加有效的解決?！訢L/T1195—2012《火電廠高壓變頻器運行與維護(hù)規(guī)范》變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，高壓大功率變頻調(diào)速裝置不斷地成熟起來，原來一直難于解決的高壓問題，近年來通過器件串聯(lián)或單元串聯(lián)得到了很好的解決。面對變頻器含有大量諧、畸變或是非工頻的電量，準(zhǔn)確的測量方法是采用具有FFT功能的儀器。對于高壓、大容量的變頻器進(jìn)行測試，由于電壓、電流數(shù)值較大，一般的儀表不能滿足要求，要采用電壓或電流傳感器，然后再接儀表進(jìn)行測量。WP4000變頻功率分析儀根據(jù)搭配不同的變頻功率傳感器最高測試可實現(xiàn)電壓10kV、電流7000A高壓變頻器的輸入、輸出、效率測試。高壓大功率變頻調(diào)速裝置被廣泛地應(yīng)用于大型礦業(yè)生產(chǎn)廠、石油化工、市政供水、冶金鋼鐵、電力能源等行業(yè)的各種風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)、軋鋼機(jī)等。在冶金、化工、電力、市政供水和采礦等行業(yè)廣泛應(yīng)用的泵類負(fù)載，占整個用電設(shè)備能耗的40%左右，電費在自來水廠甚至占制水成本的50%。這是因為：一方面，設(shè)備在設(shè)計時，通常都留有一定的余量；另一方面，由于工況的變化，需要泵機(jī)輸出不同的流量。隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和自動化，智能化程度的提高，采用高壓變頻器對泵類負(fù)載進(jìn)行速度控制，不但對改進(jìn)工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量有好處，又是節(jié)能和設(shè)備經(jīng)濟(jì)運行的要求，是可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢。對泵類負(fù)載進(jìn)行調(diào)速控制的好處甚多。從應(yīng)用實例看，大多已取得了較好的效果(有的節(jié)能高達(dá)30%-40%)，大幅度降低了自來水廠的制水成本，提高了自動化程度，且有利于泵機(jī)和管網(wǎng)的降壓運行，減少了滲漏、爆管，可延長設(shè)備使用壽命。泵類負(fù)載通常以所輸送的液體流量為控制參數(shù)，為此，常采用閥門控制和轉(zhuǎn)速控制兩種方法。這種方法是借助改變出口閥門開度的大小來調(diào)節(jié)流量的。它是一種相沿已久的機(jī)械方法。閥門控制的實質(zhì)是改變管道中流體阻力的大小來改變流量。因為泵的轉(zhuǎn)速不變，其揚(yáng)程特性曲線H－Q保持不變。當(dāng)閥門全開時，管阻特性曲線R1－Q與揚(yáng)程特性曲線H－Q相交于點A，流量為Qa，泵出口壓頭為Ha。若關(guān)小閥門，管阻特性曲線變?yōu)镽2－Q，它與揚(yáng)程特性曲線H－Q的交點移到點B，此時流量為Qb，泵出口壓頭升高到Hb。則壓頭的升高量為：ΔHb=Hb-Ha。于是產(chǎn)生了陰線部分所示的能量損失：ΔPb=ΔHb×Qb。借助改變泵的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量，這是一種先進(jìn)的電子控制方法。轉(zhuǎn)速控制的實質(zhì)是通過改變所輸送液體的能量來改變流量。因為只是轉(zhuǎn)速變化，閥門的開度不變，管阻特性曲線R1－Q也就維持不變。額定轉(zhuǎn)速時的揚(yáng)程特性曲線Ha－Q與管阻特性曲線相交于點A，流量為Qa，出口揚(yáng)程為Ha。當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時，揚(yáng)程特性曲線變?yōu)镠c－Q，它與管阻特性曲線R1－Q的交點將下移到C，流變?yōu)闉镼c。此時，假設(shè)將流量Qc控制為閥門控制方式下的流量Qb，則泵的出口壓頭將降低到Hc。因此，與閥門控制方式相比壓頭降低了：ΔHc=Ha-Hc。據(jù)此可節(jié)約能量為：ΔPc=ΔHc×Qb。與閥門控制方式相比，其節(jié)約的能量為：P=ΔPb+ΔPc=(ΔHb－ΔHc)×Qb。將這兩種方法相比較可見，在流量相同的情況下，轉(zhuǎn)速控制避免了閥門控制下因壓頭的升高和管阻增大所帶來的能量損失。在流量減小時，轉(zhuǎn)速控制使壓頭反而大幅度降低，所以它只需要一個比閥門控制小得多的，得以充分利用的功率損耗。隨著轉(zhuǎn)速的降低，泵的高效率區(qū)段將向左方移動。這說明，轉(zhuǎn)速控制方式在低速小流量時，仍可使泵機(jī)高效率運行。在由多點、多泵站構(gòu)成的供水系統(tǒng)中，需對泵站出口的壓頭進(jìn)行控制，以便與管網(wǎng)系統(tǒng)適配，達(dá)到更好的系統(tǒng)性能指標(biāo)，這可以分為恒壓供水、變壓供水和分時段變壓供水。使泵站出口壓頭維持不變，是該系統(tǒng)控制的目標(biāo)。給定出口壓頭為Hg。當(dāng)流量Q變動時，因轉(zhuǎn)速變化導(dǎo)致?lián)P程特性H1－Q上下移動，泵的工作點將在H=Hg線上作水平移動（A、B、C、D）。這雖然滿足了流量的要求，但因為管阻特性R變陡，造成了能量浪費。恒壓供水系統(tǒng)實施比較方便，易于和多泵站供水的中、大型管網(wǎng)系統(tǒng)相協(xié)調(diào)，具有一定的通用性，和實用性，所以有些裝備調(diào)速泵機(jī)的自來水廠樂于采用此法，在恒壓控制方式下，因泵站出口處的壓頭維持不變，使泵并聯(lián)特性與負(fù)載的實際特性之間有一定的差距，節(jié)能效果不如變壓供水系統(tǒng)。為了節(jié)約能量，應(yīng)盡量使出口壓頭隨著流量的減小而降低(至少不能升高)，此時可采用泵站出口端“變壓供水”方式。因轉(zhuǎn)速下降時揚(yáng)程特性下移，與管阻特性R1－Q相交于點C，流量從Qa減小到Qc（設(shè)流量Qc與恒壓控制時的QB相等）。變壓控制形成了較大的壓差H=Hac，因而可節(jié)約陰線部分所示的能量。變壓供水因出口壓頭降低，抑制了管阻特性變化所贊成的損耗及水泵的附加損耗，節(jié)能效果顯著。通過分析，變頻器在泵類負(fù)載的調(diào)速過程中，是可以供水方式進(jìn)行優(yōu)化的，已達(dá)到更好的節(jié)電效果。高壓變頻器的種類繁多，其分類方法也多種多樣。按著中間環(huán)節(jié)有無直流部分，可分為交交變頻器和交直交變頻器；按著直流部分的性質(zhì)，可分為電流型和電壓型變頻器；按著有無中間低壓回路，可分為高高變頻器和高低高變頻器；按著輸出電平數(shù)，可分為兩電平、三電平、五電平及多電平變頻器；按著電壓等級和用途，可分為通用變頻器和高壓變頻器；按著嵌位方式，可分為二極管嵌位型和電容嵌位型變頻器等等。由于在變頻器的直流環(huán)節(jié)采用了電感元件而得名，其優(yōu)點是具有四象限運行能力，能很方便地實現(xiàn)電機(jī)的制動功能。缺點是需要對逆變橋進(jìn)行強(qiáng)迫換流，裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)整較為困難。另外，由于電網(wǎng)側(cè)采用可控硅移相整流，故輸入電流諧波較大，容量大時對電網(wǎng)會有一定的影響。由于在變頻器的直流環(huán)節(jié)采用了電容元件而得名，隨著技術(shù)的進(jìn)步，高壓變頻器可以實現(xiàn)四象限運行，也能實現(xiàn)矢量控制，已經(jīng)成為當(dāng)前傳動系統(tǒng)調(diào)速的主流產(chǎn)品。采用升降壓的辦法，將低壓或通用變頻器應(yīng)用在中、高壓環(huán)境中而得名。原理是通過降壓變壓器，將電網(wǎng)電壓降到低壓變頻器額定或允許的電壓輸入范圍內(nèi)，經(jīng)變頻器的變換形成頻率和幅度都可變的交流電，再經(jīng)過升壓變壓器變換成電機(jī)所需要的電壓等級。這種方式，由于采用標(biāo)準(zhǔn)的低壓變頻器，配合降壓，升壓變壓器，故可以任意匹配電網(wǎng)及電動機(jī)的電壓等級，容量小的時候（<500KW）改造成本較直接高壓變頻器低。缺點是升降壓變壓器體積大，比較笨重，頻率范圍易受變壓器的影響，還有就是由于引入了變壓器使得系統(tǒng)效率比較低。電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在低壓變頻器的直流環(huán)節(jié)由于采用了電感元件而得名。輸入側(cè)采用可控硅移相控制整流，控制電動機(jī)的電流，輸出側(cè)為強(qiáng)迫換流方式，控制電動機(jī)的頻率和相位。能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的四象限運行。前段引入降壓變壓器，將電網(wǎng)降壓，然后連接低壓變頻器。低壓變頻器輸入側(cè)可采用可控硅移相控制整流，也可以采用二極管三相橋直接整流，中間直流部分采用電容平波并儲能。逆變或變流電路常采用IGBT元件，通過SPWM變換，即可得到頻率和幅度都可變的交流電，再經(jīng)升壓變壓器變換成電機(jī)所需要的電壓等級。需要指出的是，在變流電路至升壓變壓器之間還需要置入正弦波濾波器(F)，否則升壓變壓器會因輸入諧波或dv/dt過大而發(fā)熱，或破壞繞組的絕緣。該正弦波濾波器成本很高，一般相當(dāng)于低壓變頻器的1/3到1/2的價格。高高變頻器無需升降壓變壓器，功率器件在電網(wǎng)與電動機(jī)之間直接構(gòu)建變換器。由于功率器件耐壓問題難于解決，目前最直接的做法是采用器件串聯(lián)的辦法來提高電壓等級，其缺點是需要解決器件均壓和緩沖難題，技術(shù)復(fù)雜，難度大。但這種變頻器由于沒有升降壓變壓器，故其效率較高低高方式的高，而且結(jié)構(gòu)比較緊湊。它采用GTO，SCR或IGCT元件串聯(lián)的辦法實現(xiàn)直接的高壓變頻，電壓可達(dá)10KV。由于直流環(huán)節(jié)使用了電感元件，其對電流不夠敏感，因此不容易發(fā)生過流故障，逆變器工作也很可靠，保護(hù)性能良好。其輸入側(cè)采用可控硅相控整流，輸入電流諧波較大。變頻裝置容量大時要考慮對電網(wǎng)的污染和對通信電子設(shè)備的干擾問題。均壓和緩沖電路，技術(shù)復(fù)雜，成本高。由于器件較多，裝置體積大，調(diào)整和維修都比較困難。逆變橋采用強(qiáng)迫換流，發(fā)熱量也比較大，需要解決器件的散熱問題。其優(yōu)點在于具有四象限運行能力，可以制動。需要特別說明的是，該類變頻器由于較低的輸入功率因數(shù)和較高的輸入輸出諧波，故需要在其輸入輸出側(cè)安裝高壓自愈電容。電路結(jié)構(gòu)采用IGBT直接串聯(lián)技術(shù)，也叫直接器件串聯(lián)型高壓變頻器。其在直流環(huán)節(jié)使用高壓電容進(jìn)行濾波和儲能，輸出電壓可達(dá)8KV，其優(yōu)點是可以采用較低耐壓的功率器件，串聯(lián)橋臂上的所有IGBT作用相同，能夠?qū)崿F(xiàn)互為備用，或者進(jìn)行冗余設(shè)計。缺點是電平數(shù)較低，僅為兩電平，輸出電壓dV/dt也較大，需要采用特種電動機(jī)或加裝共模電壓濾波器和高壓正弦波濾波器，其成本會增加許多。由于它與低壓變頻器有著一樣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因此它像低壓變頻器一樣具有四象限運行功能，也可以實現(xiàn)矢量控制。這種變頻器同樣需要解決器件的均壓問題，一般需特殊設(shè)計驅(qū)動電路和緩沖電路。對于IGBT驅(qū)動電路的延時也有極其苛刻的要求。一旦IGBT的開通、關(guān)閉的時間不一致，或者上升、下降沿的斜率相差太懸殊，均會造成功率器件的損壞.它既可以實現(xiàn)二極管中點嵌位，也可以實現(xiàn)三電平或更多電平的輸出，其技術(shù)難度較直接器件串聯(lián)型變頻器低。由于直流環(huán)節(jié)采用了電容元件，因此它仍屬于電壓型變頻器。這種變頻器需要設(shè)置輸入變壓器，它的作用是隔離與星角變換，能夠?qū)崿F(xiàn)12脈沖整流，并提供中間嵌位零電平。通過輔助二極管將IGBT等功率器件強(qiáng)行嵌位于中間零電平上，從而使IGBT兩端不會因過壓而燒毀，又實現(xiàn)了多電平的輸出。這種變頻器結(jié)構(gòu)，輸出可以不安裝正弦波濾波器。但是由于采用了變壓器，成本上有所增加。它采用同橋臂增設(shè)懸浮電容的辦法實現(xiàn)了功率器件的嵌位，這種變頻器應(yīng)用的比較少。這是近幾年才發(fā)展起來的一種電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它主要由輸入變壓器、功率單元和控制單元三大部分組成。采用模塊化設(shè)計，由于采用功率單元相互串聯(lián)的辦法解決了高壓的難題而得名，可直接驅(qū)動交流電動機(jī)，無需輸出變壓器，更不需要任何形式的濾波器。6KV變頻器，可以有15個或者18個功率單元組成，每相由5或者6臺功率單元相串聯(lián)，并組成Y形連接，直接驅(qū)動電機(jī)。每臺功率單元電路、結(jié)構(gòu)完全相同，可以互換，也可以互為備用。變頻器的輸入部分是一臺移相變壓器，原邊Y形連接，副邊采用延邊三角形連接，共15到18副三相繞組，分別為每臺功率單元供電。它們被平均分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三大部分，每部分具有5到6副三相小繞組，之間均勻相位偏移5或者10度。②整流電路的多重化，脈沖數(shù)多達(dá)30或36，功率因數(shù)高，輸入諧波小。由于變壓器采用延邊三角形接法，實現(xiàn)5度或者10度的移相，由于工藝原因造成相應(yīng)的誤差，使得變壓器內(nèi)部環(huán)流大，發(fā)熱量高，變壓器效率低，從而整個系統(tǒng)效率下降。由于隨著負(fù)載率的不同，不是所有的功率單元都輸出功率，導(dǎo)致諧波不能互相抵消。因此在低于額定負(fù)載時，諧波增加很快。由于同樣原因，使得啟動轉(zhuǎn)矩較小，電機(jī)抖動及發(fā)熱較大，噪聲也較高。由于需要保護(hù)電機(jī)不受共模電壓的影響需要將電機(jī)接地，因此將共模電壓引到了變壓器上，使得變壓器承受了更大的電應(yīng)力，使得變壓器可靠性降低，壽命降低。隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)及計算機(jī)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，促進(jìn)了電氣傳動的技術(shù)革命。交流調(diào)速取代直流調(diào)速，計算機(jī)數(shù)字控制取代模擬控制已成為發(fā)展趨勢。交流電機(jī)變頻調(diào)速是當(dāng)今節(jié)約電能，改善生產(chǎn)工藝流程，提高產(chǎn)品質(zhì)量，以及改善運行環(huán)境的一種主要手段。變頻調(diào)速以其高效率，高功率因數(shù)，以及優(yōu)異的調(diào)速和啟制動性能等諸多優(yōu)點而被國內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。以前的高壓變頻器，由可控硅整流，可控硅逆變等器件構(gòu)成，缺點很多，諧波大，對電網(wǎng)和電機(jī)都有影響。發(fā)展起來的一些新型器件將改變這一現(xiàn)狀，如IGBT、IGCT、SGCT等等。由它們構(gòu)成的高壓變頻器，性能優(yōu)異，可以實現(xiàn)PWM逆變，甚至是PWM整流。不僅具有諧波小，功率因數(shù)也有很大程度的提高。變頻器是一種使電動機(jī)變速運行進(jìn)而達(dá)到節(jié)能效果的設(shè)備，習(xí)慣上把額定電壓在3kV到10kV之間的電動機(jī)稱為高壓電機(jī)，因此一般把針對3kV至10kV高電壓環(huán)境下運行的電動機(jī)而開發(fā)的變頻器稱為高壓變頻器。與低壓變頻器相比，高壓變頻器適用于大功率風(fēng)電、水泵的變頻調(diào)速，可以收到顯著的節(jié)能效果。隨著節(jié)能環(huán)保需求的增加以及裝備升級改造步伐的加快，中國高壓變頻器行業(yè)呈現(xiàn)穩(wěn)步增長態(tài)勢，市場規(guī)模從2005年的11億元增至2011年的63億元，年復(fù)合增長率達(dá)到4%；在變頻器中的比重也從2006年的9%增至2011年的8%。2012年隨著下游行業(yè)變頻化率的提升，高壓變頻器市場增長速度有望達(dá)到92%。中國高壓變頻器行業(yè)主要有以下幾個運行特點隨著技術(shù)研究的進(jìn)一步深入，在理論上和功能上國產(chǎn)高壓變頻器已經(jīng)可以與進(jìn)口變頻器相比肩，但是受工藝技術(shù)的限制，與進(jìn)口產(chǎn)品的差距還是比較明顯。這些狀況主要表現(xiàn)在如下幾個方面：①國外各大品牌的產(chǎn)品正加緊占領(lǐng)國內(nèi)市場，并加快了本地化的步伐。③國產(chǎn)高壓變頻器的功率也越做越大，目前國內(nèi)最大的應(yīng)用做到了20000KW。⑦變頻器中使用的功率半導(dǎo)體關(guān)鍵器件完全依賴進(jìn)口，而且相當(dāng)長時間內(nèi)還會依賴進(jìn)口。⑧與發(fā)達(dá)國家的技術(shù)差距在縮小，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品正應(yīng)用在國民經(jīng)濟(jì)中。國外各大品牌的變頻器生產(chǎn)商，均形成了系列化的產(chǎn)品，其控制系統(tǒng)也已實現(xiàn)全數(shù)字化。幾乎所有的產(chǎn)品均具有矢量控制功能，完善的工藝水平也是國外品牌的一大特點。在發(fā)達(dá)國家，只要有電機(jī)的場合，就會同時有變頻器的存在。其現(xiàn)階段發(fā)展情況主要表現(xiàn)如下：⑤能夠生產(chǎn)變頻器中的功率器件，如IGBT、IGCT、SGCT等。交流變頻調(diào)速技術(shù)是強(qiáng)弱電混合，機(jī)電一體的綜合技術(shù)，既要處理巨大電能的轉(zhuǎn)換（整流、逆變），又要處理信息的收集、變換和傳輸，因此它必定會分成功率和控制兩大部分。前者要解決與高壓大電流有關(guān)的技術(shù)問題，后者要解決的軟硬件控制問題。因此，未來高壓變頻調(diào)速技術(shù)也將在這兩方面得到發(fā)展，其主要表現(xiàn)為：②高壓變頻器將向著直接器件高壓和多重疊加（器件串聯(lián)和單元串聯(lián)）兩個方向發(fā)展。③更高電壓、更大電流的新型電力半導(dǎo)體器件將應(yīng)用在高壓變頻器中。④現(xiàn)階段，IGBT、IGCT、SGCT仍將扮演著主要的角色，SCR、GTO將會退出變頻器市場。⑤無速度傳感器的矢量控制、磁通控制和直接轉(zhuǎn)矩控制等技術(shù)的應(yīng)用將趨于成熟。⑥全面實現(xiàn)數(shù)字化和自動化：參數(shù)自設(shè)定技術(shù)；過程自優(yōu)化技術(shù)；故障自診斷技術(shù)。⑦應(yīng)用32位MCU、DSP及ASIC等器件，實現(xiàn)變頻器的高精度，多功能。⑧相關(guān)配套行業(yè)正朝著專業(yè)化，規(guī)?；l(fā)展，社會分工將更加明顯。隨著本土高壓變頻器得到更多的用戶的認(rèn)可，本土品牌憑借良好的性價比優(yōu)勢正在逐步擴(kuò)大在國內(nèi)的市場份額。品牌：國外品牌多為綜合自動化供應(yīng)商，擁有多種自動化產(chǎn)品的品牌關(guān)聯(lián)效應(yīng)。這種關(guān)聯(lián)效應(yīng)還體現(xiàn)在譬如渠道等其他資源的共享上。因此這種“品牌推廣”對于該品牌的產(chǎn)品銷售有很好的推動作用。而本土品牌在自動化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上相對比較單一，更多的是“產(chǎn)品推廣”的營銷策略，因此有一定劣勢。但是隨著本土品牌在市場的逐漸歷練成熟，“產(chǎn)品推廣”的營銷策略也正在向“品牌推廣”轉(zhuǎn)變。另外，國外品牌也實施積極的市場策略，ABB的ACS2000系列可能就是應(yīng)對國內(nèi)企業(yè)風(fēng)機(jī)泵壓縮機(jī)等市場的。對于本土品牌，在電氣傳動領(lǐng)域，平方轉(zhuǎn)矩或曰恒功率負(fù)載一直是其進(jìn)入市場的切入點，也是傳動領(lǐng)域的低端市場技術(shù)：技術(shù)已經(jīng)不成為進(jìn)入這一行業(yè)的壁壘，而穩(wěn)定性及產(chǎn)品性能則逐漸成為各個廠商面臨的主要技術(shù)問題。國外品牌由于產(chǎn)品技術(shù)相對成熟，行業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗也相對豐富，因此在故障率，元器件質(zhì)量、以及超大功率產(chǎn)品上用戶相對比較滿意。但是隨著本土品牌的不斷發(fā)展，這一差距也在逐步縮小。價格：毋庸置疑，價格優(yōu)勢是本土品牌的巨大優(yōu)勢。這種優(yōu)勢是短期內(nèi)不會改變的。而這一特點也迎合了金融危機(jī)后，用戶要求性價比，注重減少項目成本的需求。資金：由于高壓變頻器的單價較高，收款周期都較長，資金的充裕性成為關(guān)鍵的競爭力之一，在這一點上，國外品牌壓力較小。通過發(fā)展，本土品牌也已積累了一定的資金實力，部分國內(nèi)廠商已經(jīng)擁有較充足的資金應(yīng)對資金流問題以及進(jìn)行產(chǎn)品的研發(fā)與升級。另外，廣州智光、哈爾濱九洲、合康億盛等本土品牌陸續(xù)上市，也表明這一行業(yè)如低壓變頻一樣會出現(xiàn)更多資本運作。國內(nèi)廠商逐步度過發(fā)展期，開始尋求資本運作，以期提升企業(yè)規(guī)模效應(yīng)?？v觀國內(nèi)外品牌，技術(shù)競爭，營銷競爭已經(jīng)進(jìn)入白熱化，但是隨著各品牌針對的目標(biāo)市場逐漸細(xì)化，市場競爭不止表現(xiàn)為價格，也是品牌競爭，脫離制造環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)向前端的品牌及研發(fā)設(shè)計，后端的渠道及服務(wù)，也是這一領(lǐng)域可行的商業(yè)模式。同時，如何提高管理水平，嚴(yán)格成本控制，優(yōu)化資金流，人才引進(jìn)等逐漸成為各品牌之間競爭的核心內(nèi)容。這種“軟實力”的競爭將在未來更加激烈。一是加強(qiáng)中國變頻器行業(yè)協(xié)會作用。通過組織和舉辦行業(yè)發(fā)展研討會等方式，統(tǒng)一行業(yè)企業(yè)認(rèn)識，避免行業(yè)出現(xiàn)惡性價格競爭情況;出面協(xié)調(diào)行業(yè)企業(yè)與政府、社會、上下游客戶的相互關(guān)系，積極協(xié)助政府落實有關(guān)節(jié)能降耗政策。二是以人為本。隨著新產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用拓寬進(jìn)程的加速，人才的培養(yǎng)和補(bǔ)充成為未來行業(yè)能否維持高速成長的關(guān)鍵。變頻器企業(yè)在培養(yǎng)和尊重人才的同時，在使用及留住人才方面，應(yīng)避免無序競爭控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，樹立行業(yè)全局意識。三是企業(yè)要大力發(fā)展推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，依靠科技進(jìn)步，努力轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式。健全和完善銷售服務(wù)體系，提高企業(yè)整體服務(wù)水平。構(gòu)建細(xì)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)盟，鼓勵產(chǎn)業(yè)集中向優(yōu)勢企業(yè)轉(zhuǎn)移。四是大力加強(qiáng)國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作的開展。據(jù)了解，現(xiàn)有涉及變頻調(diào)速設(shè)備的3個標(biāo)準(zhǔn)都是以大的傳動設(shè)備系統(tǒng)出現(xiàn)，變頻調(diào)速設(shè)備只是作為一個部件。因此，變頻調(diào)速設(shè)備還沒有獨立可執(zhí)行的生產(chǎn)、檢測、驗收等方面的標(biāo)準(zhǔn)。對此，成立全國變頻調(diào)速設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會相關(guān)材料已上報國標(biāo)委，行業(yè)協(xié)會今后將逐步啟動變頻調(diào)速設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作，逐步實現(xiàn)變頻調(diào)速設(shè)備通用標(biāo)準(zhǔn)、各行業(yè)特性標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、方法標(biāo)準(zhǔn)相配套的體系。高壓變頻器行業(yè)下游可謂是冰火兩重天。從下游高壓變頻器市場規(guī)模增速看，好的行業(yè)是水化工增幅達(dá)到10%，化工行業(yè)增幅達(dá)到7%，石化行業(yè)增幅達(dá)到6%、石油行業(yè)增幅達(dá)到6%，增速不好的的行業(yè)有冶金、建材、礦山、電力，分別萎縮7%、8%、9%、12%。盡管，整個高壓變頻器市場沒有出現(xiàn)持續(xù)的爆發(fā)式的增長，但我國變頻器品牌已經(jīng)涵蓋了幾乎所有領(lǐng)域，而且相對國際品牌有信價比優(yōu)勢。內(nèi)資高壓變頻器的市場占比已經(jīng)超過55%.從企業(yè)排名看，合康變頻增長2%，市場占比13%，已經(jīng)躋身行業(yè)首位的位置;利德華福市場占比12%、西門子占比11%、ABB占比9%、東方日立占比5%.國電四維發(fā)展速度較快，2012年增長44%，行業(yè)占比接近5%.縱觀近些年整個高壓變頻器市場，其價格的底線到了。內(nèi)資企業(yè)價格戰(zhàn)幾乎不可能，外企還有很大利潤空間。外資品牌至少還具有10%的空間，西門子、abb、東芝三菱，可能有特價，但不會全面降價。他們都通過代工或是其他品牌做，但是仍然價格高。（1）高壓變頻器的E端要與控制柜及電機(jī)的外殼相連，要接保安地，接地電阻應(yīng)小于100Ω，可吸收突波干擾。（2）高壓變頻器的輸入或輸出端加裝電感式磁環(huán)濾波器。平性并繞3-4圈，有助于抑制高次諧波（此方法簡單易行，價格低廉）。（3）上述磁環(huán)濾波器還可根據(jù)現(xiàn)場情況加繞在高壓變頻器控制信號端或模擬信號給定端的（4）裝有高壓變頻器的電控柜中，動力線和信號線應(yīng)分開穿管走線，金屬軟管應(yīng)接地良好。（6）還可通過調(diào)整高壓變頻器的載頻來改善干擾。頻率越低，干擾越小，但電磁噪聲越大。（7）RS485通訊口與上位機(jī)相連一定要采用光電隔離的傳輸方式，以提高通信系統(tǒng)的抗（8）外配計算機(jī)或儀表的供電要和高壓變頻器的動力裝置供電分開，盡量避免共享一個內(nèi)（9）在受干擾的儀表設(shè)備方面也要進(jìn)行獨立屏蔽，市場上的溫控器、PID調(diào)節(jié)器、PLC、傳感器或變送器等儀表，都要加裝金屬屏蔽外殼并與保安地相連。必要時，可在此類儀表的電源進(jìn)線端加裝上述的電感式磁環(huán)濾波器。高壓變頻器一般的安裝環(huán)境要求：最低環(huán)境溫度-5℃，最高環(huán)境溫度40℃。大量研究表明，高壓變頻器的故障率隨溫度升高而成指數(shù)的上升，使用壽命隨溫度升高而成指數(shù)的下降，環(huán)境溫度升高10℃，高壓變頻器使用壽命將減半。高壓變頻器運行情況是否良好，與環(huán)境清潔程度也有很大關(guān)系。夏季是高壓變頻器故障的多發(fā)期，只有通過良好的維護(hù)保養(yǎng)工作，才能夠減少設(shè)備故障的產(chǎn)生，請用戶務(wù)必注意。在夏季高壓變頻器維護(hù)時，應(yīng)注意變頻器安裝環(huán)境的溫度，定期清掃變頻器內(nèi)部灰塵，確保冷卻風(fēng)路的通暢。加強(qiáng)巡檢，改善變頻器、電機(jī)及線路的周邊環(huán)境。檢查是否緊固，保證各個電氣回路的正確可靠連接，防止不必要的停機(jī)事故發(fā)生。認(rèn)真監(jiān)視并記錄變頻器人機(jī)界面上的各顯示參數(shù)，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)即時反映認(rèn)真監(jiān)視并記錄變頻室的環(huán)境溫度，環(huán)境溫度應(yīng)在-5℃～40℃之間。移相變壓器的溫升不能超過130℃夏季溫度較高時，應(yīng)加強(qiáng)變頻器安裝場地的通風(fēng)散熱。確保周圍空氣中不含有過量的塵埃，酸、鹽、腐蝕性及爆炸性氣體夏季是多雨季節(jié)，應(yīng)防止雨水進(jìn)入變頻器內(nèi)部（例如雨水順風(fēng)道出風(fēng)口進(jìn)入）變頻器柜門上的過濾網(wǎng)通常每周應(yīng)清掃一次；如工作環(huán)境灰塵較多，清掃間隔還應(yīng)根據(jù)實際情況縮短變頻器正常運行中，一張標(biāo)準(zhǔn)厚度的A4紙應(yīng)能牢固的吸附在柜門進(jìn)風(fēng)口過濾網(wǎng)上變頻室的通風(fēng)、照明必須良好，通風(fēng)散熱設(shè)備（空調(diào)、通風(fēng)扇等）能夠正常運轉(zhuǎn)。用帶塑料吸嘴的吸塵器徹底清潔變頻器柜內(nèi)外，保證設(shè)備周圍無過量的塵埃。變頻器長時間停機(jī)后恢復(fù)運行，應(yīng)測量變頻器(包括移相變壓器、旁通柜主回路)絕緣，應(yīng)當(dāng)使用2500V兆歐表。測試絕緣合格后，才能啟動變頻器檢查所有電氣連接的緊固性，查看各個回路是否有異常的放電痕跡，是否有怪味、變色，裂紋、破損等現(xiàn)象每次維護(hù)變頻器后，要認(rèn)真檢查有無遺漏的螺絲及導(dǎo)線等，防止小金屬物品造成變頻器短路事故。特別是對電氣回路進(jìn)行較大改動后，確保電氣連接線的連接正確、可靠，防止'反送電'事故的發(fā)生。選擇過高的電壓等級造成投資過高，回收期長。電壓等級的提高，電機(jī)的絕緣必須提高，使電機(jī)價格增加。電壓等級的提高，使變頻器中電力半導(dǎo)體器件的串聯(lián)數(shù)量加大，成本上升。可見，對于200～2000kW的電機(jī)系統(tǒng)采用6kV、10kV電壓等級是極不經(jīng)濟(jì)、很不合理的。變頻器裝置投入6kV電網(wǎng)必須符合國家有關(guān)諧波抑制的規(guī)定。這和電網(wǎng)容量和裝置的額定功率有關(guān)。短路容量在1000MVA以內(nèi)，1000kW裝置12相（變壓器副邊雙繞組）即可，如果24相功率就可達(dá)2000kW，12相基本上消除了幅值較大的5次和7次諧波。整流相數(shù)超過36相后，諧波電流幅值降低不顯著，而制造成本過高。如果電網(wǎng)短路容量2000MVA，則裝置容許容量更大。從電力電子器件特性及安全系數(shù)考慮電壓等級的必要性，受電力電子器件電壓及電機(jī)允許的dv/dt限制，6kV變頻器必須采用多電平或多器件串聯(lián)，造成線路復(fù)雜，價格昂貴，可靠性差。對于6kV變頻器若是用1700VIGBT，以美國羅賓康的PERFECTHARMONY系列6kV高壓變頻器為例，每相由5個額定電壓為690V的功率單元串聯(lián)，三相共60只器件。若是用3300V器件，也需3串共30只器件，數(shù)量巨大。另一方面裝置電流小，器件的電流能力得不到充分利用，以560kW為例，6kV電機(jī)電流僅60A左右，而1700V的IGBT電流已達(dá)2400A，3300V器件電流達(dá)1600A，有大器件不能用，偏要用大量小器件串聯(lián)，極不合理。即使電機(jī)功率達(dá)2000kW，電流也只有140A左右，仍很小。國外的中壓變頻器有多個電壓等級：1kV，3kV，3kV，2kV，6kV，它們主要由電力電子器件的電壓等級所確定。輸出同樣功率的變頻器，使用較高電壓或較多單元串聯(lián)所花的代價大于用較低電壓，較少數(shù)量而電流較大單元的代價，也就是說在器件電流允許條件下應(yīng)盡可能選用低的電壓等級。為了隔離、改善輸入電流及減小諧波，所有的中壓“直接變頻”器都不是真正的直接變頻，其輸入側(cè)都裝有輸入變壓器，這種配置短時間內(nèi)不會改變。既然輸入側(cè)有變壓器，變頻器和電機(jī)的電壓就沒有必要和電網(wǎng)一樣，非用10kV和6kV不可，功率2500kW以下電壓可以不超過3kV，因此就有了變頻器和電機(jī)的合理電壓等級問題。200kW～800kW以下的變頻調(diào)速宜選用380V或660V電壓等級。它線路簡單，技術(shù)成熟，可靠性高，dv/dt小，價格便宜。仍以560kW電機(jī)為例，630kW660V的低壓變頻器約35萬，而同容量6000V中壓變頻器約90萬。實現(xiàn)的方法有低-低，低-高，高-低和高-低-高等幾種形式。由于電機(jī)，變壓器的價格遠(yuǎn)低于變頻器，即使更換電機(jī)、變壓器也合理。自建國以來傳統(tǒng)的6kV高壓電機(jī)是已投產(chǎn)的主要產(chǎn)品，為了推廣5kV變頻器不可能再花錢更換電機(jī)，作者提出一個簡便方案，以供參考。制造廠原有6kV電機(jī)一般均為星形接線，其相繞組承受實際電壓為3468V，故只要將繞組改接成三角形其它不變。配5kV變頻器就把變頻器電壓從6kV下降到5kV，從表3可見5kV器件不串聯(lián)就可承受3kV耐壓。如果用7kV器件3串即可。制造成本將下降30%。而我國目前30MW機(jī)組最大電機(jī)2500kW采用5kV電壓完全合理。從實用角度整流橋組成12相整流可消除7次諧波已基本滿足電網(wǎng)諧波要求。因此400kW～800kW采用12相整流即可，1000kW～2500kW采用24相也可以符合要求由主回路、電源回路、IPM驅(qū)動及保護(hù)回路、冷卻風(fēng)扇等幾部分組成。其結(jié)構(gòu)多為單元化或模塊化形式。由于使用方法不正確或設(shè)置環(huán)境不合理，將容易造成變頻器誤動作及發(fā)生故障，或者無法滿足預(yù)期的運行效果。為防患于未然，事先對故障原因進(jìn)行認(rèn)真分析尤為重要。主回路主要由三相或單相整流橋、平滑電容器、濾波電容器、IPM逆變橋、限流電阻、接觸器等元件組成。其中許多常見故障是由電解電容引起。電解電容的壽命主要由加在其兩端的直流電壓和內(nèi)部溫度所決定，在回路設(shè)計時已經(jīng)選定了電容器的型號，所以內(nèi)部的溫度對電解電容器的壽命起決定作用。電解電容器會直接影響到變頻器的使用壽命，一般溫度每上升10℃，壽命減半。因此一方面在安裝時要考慮適當(dāng)?shù)沫h(huán)境溫度，另一方面可以采取措施減少脈動電流。采用改善功率因數(shù)的交流或直流電抗器可以減少脈動電流，從而延長電解電容器的壽命。在電容器維護(hù)時，通常以比較容易測量的靜電容量來判斷電解電容器的劣化情況，當(dāng)靜電容量低于額定值的80%，絕緣阻抗在5MΩ以下時，應(yīng)考慮更換電解電容器。首先應(yīng)區(qū)分是由于負(fù)載原因，還是變頻器的原因引起的。如果是變頻器的故障，可通過歷史記錄查詢在跳閘時的電流，超過了變頻器的額定電流或電子熱繼電器的設(shè)定值，而三相電壓和電流是平衡的，則應(yīng)考慮是否有過載或突變，如電機(jī)堵轉(zhuǎn)等。在負(fù)載慣性較大時，可適當(dāng)延長加速時間，此過程對變頻器本身并無損壞。若跳閘時的電流，在變頻器的額定電流或在電子熱繼電器的設(shè)定范圍內(nèi)，可判斷是IPM模塊或相關(guān)部分發(fā)生故障。首先可以通過測量變頻器的主回路輸出端子U、V、W，分別與直流側(cè)的P、N端子之間的正反向電阻，來判斷IPM模塊是否損壞。如模塊未損壞，則是驅(qū)動電路出了故障。如果減速時IPM模塊過流或變頻器對地短路跳閘，一般是逆變器的上半橋的模塊或其驅(qū)動電路故障；而加速時IPM模塊過流，則是下半橋的模塊或其驅(qū)動電路部分故障，發(fā)生這些故障的原因，多是由于外部灰塵進(jìn)入變頻器內(nèi)部或環(huán)境潮濕引起。控制回路影響變頻器壽命的是電源部分，是平滑電容器和IPM電路板中的緩沖電容器，其原理與前述相同，但這里的電容器中通過的脈動電流，是基本不受主回路負(fù)載影響的定值，故其壽命主要由溫度和通電時間決定。由于電容器都焊接在電路板上，通過測量靜電容量來判斷劣化情況比較困難，一般根據(jù)電容器環(huán)境溫度以及使用時間，來推算是否接近其使用壽命。電源電路板給控制回路、IPM驅(qū)動電路和表面操作顯示板以及風(fēng)扇等提供電源，這些電源一般都是從主電路輸出的直流電壓，通過開關(guān)電源再分別整流而得到的。因此，某一路電源短路，除了本路的整流電路受損外，還可能影響其他部分的電源，如由于誤操作而使控制電源與公共接地短接，致使電源電路板上開關(guān)電源部分損壞，風(fēng)扇電源的短路導(dǎo)致其他電源斷電等。一般通過觀察電源電路板就比較容易發(fā)現(xiàn)。邏輯控制電路板是變頻器的核心，它集中了CPU、MPU、RAM、EEPROM等大規(guī)模集成電路，具有很高的可靠性，本身出現(xiàn)故障的概率很小，但有時會因開機(jī)而使全部控制端子同時閉合，導(dǎo)致變頻器出現(xiàn)EEPROM故障，這只要對EEPROM重新復(fù)位就可以了。IPM電路板包含驅(qū)動和緩沖電路，以及過電壓、缺相等保護(hù)電路。從邏輯控制板來的PWM信號，通過光耦合將電壓驅(qū)動信號輸入IPM模塊，因而在檢測模快的同時，還應(yīng)測量IPM模塊上的光耦。冷卻系統(tǒng)主要包括散熱片和冷卻風(fēng)扇。其中冷卻風(fēng)扇壽命較短，臨近使用壽命時，風(fēng)扇產(chǎn)生震動，噪聲增大最后停轉(zhuǎn)，變頻器出現(xiàn)IPM過熱跳閘。冷卻風(fēng)扇的壽命受陷于軸承，大約為10000～35000h。當(dāng)變頻器連續(xù)運轉(zhuǎn)時，需要2～3年更換一次風(fēng)扇或軸承。為了延長風(fēng)扇的壽命，一些產(chǎn)品的風(fēng)扇只在變頻器運轉(zhuǎn)時而不是電源開啟時運行。如果變頻器周圍存在干擾源，它們將通過輻射或電源線侵入變頻器的內(nèi)部，引起控制回路誤動作，造成工作不正?；蛲C(jī)，嚴(yán)重時甚至損壞變頻器。減少噪聲干擾的具體方法有：變頻器周圍所有繼電器、接觸器的控制線圈上，加裝防止沖擊電壓的吸收裝置，如RC浪涌吸收器，其接線不能超過20cm；盡量縮短控制回路的配線距離，并使其與主回路分離；變頻器控制回路配線絞合節(jié)距離