高壓變頻器比較(內(nèi)部)

800KW/6.3KV高壓變頻調(diào)速裝置的性能、可靠性、服務比較及說明目錄第一章：概述---------------------3第二章：高壓大功率變頻器的性能---------------------4第三章：技術服務----------------------13第四章：ROBICON公司在國內(nèi)的業(yè)績----------------------16第五章：高壓變頻器綜合技術參數(shù)比較：----------------------21一、概述1、常用高壓變頻器分類1.1.按輸出電壓方式：高高型：直接輸出3kV或6KV高壓，變頻器輸出沒有升壓變壓器；其特點是可靠性高、效率高、價格貴。高低高型：使用低壓變頻器輸出2300V或690V，再增加升壓變壓器升到3KV或6KV；其特點是相對效率低（系統(tǒng)效率為95%）、高可靠性、價格便宜、維護成本低。1.2.按中間環(huán)節(jié)類型：電壓源：中間直流環(huán)節(jié)為電容。電流源：中間直流環(huán)節(jié)為電感。1.3.按電路結構型式：三電平(中心點鉗位)：輸出電壓有3個電平。功率單元電壓串聯(lián)結構：6KV系列輸出電平有13電平。2、變頻器基本結構整流電路直流濾波環(huán)節(jié)逆變電路的控制3、變頻器拓撲結構一般都由三部分組成:整流電路:ACtoDC(交流-直流);中間直流環(huán)節(jié):濾波和能量儲存;逆變器:DCtoAC(直流-交流).輸出的電壓(電流)和頻率進行協(xié)調(diào)控制AC-DCAC-DCConversionDC-ACConversionDCLinkACInput;fixedFrequency,fixedVoltageACOutput;variableFrequency,variableVoltageMotorCapacitororInductor二、高壓大功率變頻器的性能高壓大功率變頻器有輸入諧波、輸入功率因素、輸出波形質(zhì)量、可靠性四項重要性能指標2.1.指標之1——輸入諧波2.1.1.輸入諧波的概念：諧波就是無用和有害的電壓和電流，一般頻率變化并且和基波疊加在一起；諧波產(chǎn)生于非線性負載，使得電流和電壓不成比例。下例是加入5次諧波的波形300300Hz高壓變頻器輸入整流環(huán)節(jié)都為非線性的，會對電網(wǎng)產(chǎn)生諧波，其輸入諧波的幅值與變頻器整流環(huán)節(jié)的脈沖數(shù)(或多重化的次數(shù))密切相關。輸入諧波對電力系統(tǒng)的影響：如果變頻器輸入電流諧波較大，對電力系統(tǒng)會影響繼電保護裝置、測量儀器儀表、計算機系統(tǒng)及通信設備的正常工作。諧波會使掛在同一電網(wǎng)的電機，變壓器和電容器等用電設備損耗增大，嚴重時會過熱或燒損。輸入諧波的標準：IEEE519-1992國際標準 GB/T14549-93國家標準GB/T14549-93國家標準：對電壓而言，就6KV和10KV電網(wǎng)要求電壓總諧波不超過4%對電流而言，在基準短路容量為100MVA的條件下，對每次諧波電流的幅值提出了具體的要求，對6KV電網(wǎng)：2次諧波電流小于43A3次諧波電流小于34A4次諧波電流小于21A5次諧波電流小于34A6次諧波電流小于14A將各次諧波換算成百分比，也為4%左右。12脈沖二極管整流電路12脈沖二極管整流電路輸入電流12脈沖晶閘管整流電路12脈沖晶閘管整流電路輸入電流2.1.2.消除輸入諧波的有效方法減少輸入諧波的有效措施是將輸入變壓器進行多重化設計形成多脈沖整流。從理論上可以推導出下列結論：12脈沖整流：11次以下諧波自動抵銷18脈沖整流：17次以下諧波自動抵銷24脈沖整流：23次以下諧波自動抵銷30脈沖整流：29次以下諧波自動抵銷36脈沖整流：35次以下諧波自動抵銷而諧波的幅值與次數(shù)是成反比的。完美無諧波高壓變頻器采取多重化有效消除輸入諧波。以6KV變頻器為例，變壓器的18個二次繞組，采用延變?nèi)切温?lián)結，分成6個不同的相位組，互差10度電角度，形成36脈波的二極管整流電路結構。功率單元功率單元B1功率單元A1功率單元C1功率單元A2功率單元B2功率單元C2功率單元C3功率單元B3功率單元A3高壓電機中央控制系統(tǒng)功率單元結構單元控制板三相高壓輸入三相變壓變頻高壓輸出光纖連接完美無諧波3KV高壓變頻器組成結構18脈沖整流結構集成一體式變壓器完美無諧波6KV系列高壓變頻器結構(一體式整流干式隔離變壓器36脈沖整流)完美無諧波高壓變頻器滿載時輸入波形不同整流結構輸入電流諧波失真比較6脈沖電壓源加2.5%LR40%6脈沖電流源加2.5%LR30%12脈沖電流源加5%LR15%12脈沖電壓源加5%LR9%單元串聯(lián)多電平變頻器(5cells/phase)<2%2.1.3.輸入諧波結論按照輸入諧波標準并對照各種整流電路可以得出下列結論：整流電路脈沖數(shù)至少多于18脈沖(包括18脈沖)才能滿足輸入諧波的標準。美國羅賓康公司完美無諧波高壓變頻器6KV系列整流電路脈沖數(shù)為36脈沖，諧波遠遠小于規(guī)定的標準，一般為2%以內(nèi)，不會對電網(wǎng)產(chǎn)生影響。2.2.性能指標之二——輸入功率因素變頻器輸入功率因素主要與變頻器中間直流環(huán)節(jié)(電壓源型或電流源型)有關。電壓源型直流環(huán)節(jié)為電容，電機需要的無功電流由電容提供，而不需要和電網(wǎng)交換，變頻器輸入功率因素高，在整個速度范圍段內(nèi)基本保持不變。電流源型直流環(huán)節(jié)為大電感，電機需要的無功電流還需與電網(wǎng)交換，功率因素較低，且隨著電機負載的降低而降低輸入功率因數(shù)曲線PerfectHarmonyPerfectHarmony完美無諧波變頻CSI普通電流源變頻美國羅賓康公司完美無諧波高壓變頻器輸入功率因素大于0.952.3.性能指標之三——輸出波形質(zhì)量2.3.1.變頻器輸出波形質(zhì)量包括輸出諧波、dv/dt、共模電壓轉矩脈動等指標。變頻器輸出諧波與變頻器逆變器的結構密切相關。變頻器輸出波形對電機的影響：變頻器輸出諧波會引起的電機附加發(fā)熱和轉矩脈動，噪音增加，輸出dv/dt和共模電壓會影響電機的絕緣。由于應用變頻調(diào)速很大部分是屬于舊有設備的改造，原有的普通電機是設計成為電網(wǎng)直接運行的，而電網(wǎng)電壓波形基本為正弦波。如果變頻器輸出波形質(zhì)量不好的話，會對電機產(chǎn)生影響。如果為新電機，如果變頻器輸出質(zhì)量不好，必須選用變頻電機，價錢比普通電機貴很多。2.3.2.常用逆變器結構GTO/SGCT電流源型逆變器NPC:中心點箝位式(三點式)電壓源型逆變器單元串聯(lián)多電平移相式PWM電壓源型逆變器GTO/SGCT6KV電流源型逆變器GTO/SGCT電流源型逆變器輸出波形VoltageVoltageCurrentCurrentNPC中心點嵌位式逆變器(又稱三電平)NPC逆變器輸出波形美國羅賓康完美無諧波3KV高壓變頻器結構完美無諧波變頻器輸出線電壓/電流波形單元串聯(lián)多電平移相式PWM電壓源型逆變器POWERCELLPOWERCELLB1POWERCELLA1POWERCELLC1POWERCELLA2POWERCELLB2POWERCELLC2POWERCELLC3POWERCELLB3POWERCELLA3高壓電機CENTRALCONTROLSYSTEM功率單元LOCALCONTROLS三相高壓輸入三相變壓變頻高壓輸出FIBEROPTICS集成一體式變壓器2.3.3.完美無諧波變頻器輸出波形質(zhì)量完美無諧波變頻器輸出的波形與正弦波非常相識，而且dv/dt幅值小，不必設置輸出濾波器，就可以使用原有的普通舊國產(chǎn)異步電機。在國內(nèi)大部分應用中都是6KV舊國產(chǎn)電機，其中很多絕緣等級都是B級，從應用的情況看，沒有對電機產(chǎn)生危害。2.4.性能指標之四——可靠性2.4.1.美國羅賓康公司完美無諧波高壓變頻器的可靠性主回路結構簡單明了，沒有附加的輸入濾波器、輸出濾波器、功率因素補償器、緩沖電路、升壓變壓器等附加電路采用廣泛使用、驅(qū)動簡單可靠的IGBT功率器件公司有多年設計、生產(chǎn)、調(diào)試高壓變頻器的經(jīng)驗全球業(yè)績已達1400臺，運行最大功率達19000HP有內(nèi)部功率單元旁路技術，在某一個功率單元出現(xiàn)故障時可以在250ms以內(nèi)被旁路掉，變頻器降額運行旁路狀態(tài)可以長期運行，等適當時候停機處理。對6KV系列而言，在一個功率單元出現(xiàn)故障時，變頻器還可以輸出滿載(功率單元旁路技術是羅賓康公司的專利).IGBT特點IGBT是目前使用最廣泛的功率器件IGBT開關速度快，損耗小導通壓降適當IGBT門極驅(qū)動電路簡單IGBT目前做到3300V/1200AIGCT/SGCT特點IGCT集成門極換流晶閘管(integratedgate-commutatedthyristor)是由GCT(gatecommutatedturn-offthyristor)和其門極控制電路集中成一體化的組件。將IGCT內(nèi)的反并聯(lián)續(xù)流二極管去掉就是SGCT器件。GCT是在GTO基礎上發(fā)展起來的新器件，它保留了GTO導通壓降小，電壓電流高的優(yōu)點，又改善了其開關性能。GCT特點：GCT和GTO都基于晶閘管機理，與基于晶體管機理的器件IGBT相比，導通壓降小，電壓、電流高,最大電流ITSM和I2t高。由于GCT的門極驅(qū)動峰值電流非常大，驅(qū)動電路需要相當容量的MOSFET和相當數(shù)量的電解電容，電路非常復雜，要求很高，所以一般由GCT生產(chǎn)廠家把門極觸發(fā)及狀態(tài)監(jiān)視電路和GCT管芯，成為IGCT/SGCTIGCT/SGCT作為一種的電力電子器件，剛剛開始工業(yè)應用，其實際性能如何，還有待于現(xiàn)場應用的考驗。目前IGCT/SGCT的電壓可達6.5KV/3000A，用于三電平逆變器時，直流母線電壓做到6.6KV，適合配交流4160V的電機，如要求更高的生產(chǎn)電壓，比如6KV交流輸出，只能采取器件直接串聯(lián)。單個小單個小IGCT驅(qū)動電路--222個部件ElectrolyticCaps12DriverFET’s844個IGBT驅(qū)動電路--48個部件三、技術服務3.1ROBICON現(xiàn)場技術服務羅賓康國內(nèi)工程師有著豐富的調(diào)試經(jīng)驗，可以為用戶提供最好的服務。如果用戶設備有任何問題，我們會在24小時內(nèi)響應。ROBICON現(xiàn)場服務人員的目的是使所供設備安全、正常投運。初步的現(xiàn)場服務計劃如下?，F(xiàn)場服務計劃表序號技術服務內(nèi)容計劃人日數(shù)派出人員構成職稱人數(shù)1開箱檢驗1中級12安裝指導1中級13現(xiàn)場調(diào)試、試驗及培訓5中級13.2羅賓康公司現(xiàn)場服務工程師情況表3.3ROBICON現(xiàn)場服務人員的職責ROBICON現(xiàn)場服務人員的任務主要包括設備催交、貨物的開箱檢驗、設備質(zhì)量問題的處理、指導安裝和調(diào)試、參加試運和性能驗收試驗。在安裝和調(diào)試前，ROBICON技術服務人員將向買方進行技術交底，講解和示范將要進行的程序和方法。對重要工序(見下表)，ROBICON技術人員要對施工情況進行確認和簽證，否則業(yè)主不能進行下一道工序。經(jīng)ROBICON確認和簽證的工序如因ROBICO技術服務人員指導錯誤而發(fā)生問題，ROBICON負全部責任。ROBICON提供的安裝、調(diào)試重要工序表序號工序名稱工序主要內(nèi)容備注1起吊和安裝指導包括起吊變頻器和安裝變頻器的要求2調(diào)試措施交底包括調(diào)試內(nèi)容、步驟3調(diào)試調(diào)試4運行變頻器帶負載運行3.4培訓為使合同設備能正常安裝和運行，ROBICON公司提供下列培訓：序號培訓內(nèi)容計劃人日數(shù)培訓教師構成地點備注人員職稱1電機和變頻器基礎理論1天中級待定2變頻器菜單操作和設置1天3完美無諧波高壓變頻器原理1天4檢修內(nèi)容和故障處理1天5現(xiàn)場培訓(對操作人員、技術人員進行培訓)1天現(xiàn)場四、ROBICON公司在國內(nèi)的業(yè)績羅賓康完美無諧波變頻器部分國內(nèi)用戶名單用戶名功率電壓數(shù)量負載泰州市三水廠900KW6000V1給水泵張家港市第四自來水廠1000KW6000V1給水泵長慶靖咸管線1650KW4160V2油泵遼河油田興隆臺采油廠750KW6000V1注水泵遼河油田油氣集輸公司850KW6000V1輸油泵1000KW6300V1輸油泵撫順石化公司石油二廠1600KW6000V1給水泵大慶石化522KW6000V2油泵遼河石化2200KW6000V1壓縮機呼和浩特石化公司355KW6000V1油泵中國南海東部石油開采公司750KW4160V31電潛泵菲利普斯中國石油XJ-24-3平臺500HP-650HP3300V-4160V8電潛泵菲利普斯中國石油XJ-30-2平臺650HP4160V8電潛泵菲利普斯中國石油PLA19-3平臺300~1000Kva3300V~416021電潛泵呼和浩特引黃工程315KW6000V2水泵560KW6000V2水泵上海大場水廠1350KW3300V2水泵北京水廠2550kw6000V2水泵北京水廠1550kw6000v1取水泵蘇州新加坡工業(yè)園區(qū)泵站680KW3300V2取水泵上海合流污水二期工程1600KW6000V2污水泵1000KW6000V2污水泵1100KW6000V2污水泵上海臨江水廠1000KW6000V1水泵東莞第四水廠1250KW4160V2水泵溫州水廠500KW6000V1水泵800KW6000V1水泵蘇州清源水業(yè)630KW6000V1水泵宜賓五糧液酒廠供水720KW6000V1水泵250KW6000V1水泵上海閔行電廠#9機組750KW6000V2引風機上海閔行電廠#8機組750KW6000V2引風機上海閔行電廠#10機組750KW6000V2引風機上海閔行電廠#13機組750KW6300V2引風機大慶新華1250kw6000V4引風機2300kw6000V1水泵青島發(fā)電廠500KW6000V1沖灰水泵500KW6000V2一次風機500KW6000V2一次風機600KW6000V1灰漿泵600KW6000V1水泵1000KW6000V2凝結水泵三門峽電廠1600KW6300V2引風機湖南石門電廠560KW6000V1水泵山東煙臺電廠560KW6300V2引風機山東濰坊電廠2000KW6300V2引風機1000KW6300V2送風機沈陽第二熱電廠1500HP6000V1水泵山東淄博張店熱電廠2000KW6000V1水泵山東淄博張店熱電廠2000KW6000V1水泵山東萊城發(fā)電廠1250KW60000V2一次風機徐塘電廠I1400KW6000V2風機徐塘電廠II1400KW6000V2風機海口電廠700KW6000V2風機東營電廠1400KW6000V2水泵勝利電廠1400KW6000V2引風機山西榆社電廠#1爐710KW6000V2引風機山西榆社電廠#2爐710KW6000V2引風機山西大唐平旺電廠1250KW6000V4風機下花園發(fā)電廠#2機組550KW6000V2吸風機下花園發(fā)電廠#2機組550KW6000V2送風機下花園發(fā)電廠#3組430KW6000V1水泵鎮(zhèn)海發(fā)電廠#4爐1400KW6000V2引風機鎮(zhèn)海發(fā)電廠#5爐1400KW6000V2引風機鎮(zhèn)海發(fā)電廠#6爐1400KW6000V2引風機長山熱電廠1250KW6000V2引風機遼寧通遼發(fā)電廠#3爐1500HP6000V2引風機遼河油田熱電廠450KW6000V2引風機710KW6000V1送風機1000KW6000V1送風機清河電廠1500KW6000V2引風機豐城電廠1600KW6300V2風機張家口電廠5#6#爐2000KW6000V4風機張家口電廠7#爐1800KW6000V2風機臨沂電廠800KW6000V2水泵廣州石化441KW6000V1水泵燕山石化750KW3300V1擠出機遼陽石化1000KW6000V2逆風機780KW6000V2引風機亞洲水泥廠500KW3300V1風機柳州鋼鐵公司630KW6000V1鼓風機梅山鋼鐵1000KW6000V1風機包鋼第二煉鋼廠2500HP6600V1二次除塵風機武鋼能源總廠500KW6000V1鼓風機長治鋼鐵集團公司一煉鋼廠630KW6000V1除塵風機邢臺鋼廠800KW6000V1除塵風機新疆獨山子甲乙酮項目450KW6000V2往復式柱塞泵上海高橋煉油廠2800KW6000V1壓縮機鎮(zhèn)海煉化315KW6000V1風機400KW6000V1風機500KW6000V1風機630KW6000V1風機上?；瘜W工業(yè)園區(qū)水廠630KW6000V1水泵450KW6000V1水泵哈爾濱風洞（I）1000KW6000V1風機哈爾濱風洞（II）9500KW6000V1風機靖惠管線1340KW4160V1油泵450KW4160V1油泵克瓦納800KW3300V1擠出機西山煤電450kw6000V2介質(zhì)泵陡河電廠1250kw6000V27#機組送風機東莞第五水廠1600kw4160V3水泵東莞第五水廠1250kw4160V1水泵太原煤氣900kw6000V1風機太原煤氣630kw6000V1風機勝利油田2200kw6000V3注水泵勝利發(fā)電廠1000kw6000V2水泵勝利油田河口采油廠1000kw6000V1注水泵高壩電廠1400kw6000V2風機首鋼焦化1000kw6000V1風機武鋼能源II500kw6000V1風機南京鋼鐵廠3500kw7200V2水泵夏港電廠1000kw6000V2水泵朝陽電廠1530kw6000v2引風機萊蕪電廠#3號爐550kw6000v2風機寶鋼能源部300kw3000v1水泵勝利油田東辛采油廠1000kw6000V1注水泵邢臺鋼鐵廠800kw6000V2風機(續(xù)購)高資電廠（600MW機組）1800kw6000V4一次風機鎮(zhèn)海電廠1400kw6000V2風機(續(xù)購)大港電廠新上機組1250kw6000v4一次風機陽城電廠2300kw6000V2取水泵遼河油田850kw6000V1輸油泵蘭州石化1400kw6000V1蘭州石化公司第三循環(huán)水廠冷水泵錦西煉化熱電廠1600kw6000V1給水泵新海電廠1400kw6000V2凝結水泵寶鋼能源部300kw3300V1水泵蘭州石化延遲焦化項目3000kw6000V1壓縮機豐城電廠2004年1600kw6000V1引風機煙臺電廠315kw6000V2風機（續(xù)購）煙臺電廠1000kw6000V2凝結水泵（續(xù)購）王曲電廠(600MW機組)2200kw6000v4水泵五、高壓變頻器綜合技術參數(shù)比較：5.1.著名品脾（高壓變頻器）綜合技術參數(shù)比較（見下表）品牌ABBRobincon羅賓康Rockwell羅克維爾Siemens西門子系列ACS1000PerfectHarmonyPowerFlex7000SIMOVERTMV脈沖控制方式PWMPWM六拍+SHEPWM結構電壓源型電壓源型電流源型電壓源型輸出電平數(shù)三電平13電平二電平三電平標準輸入脈沖數(shù)1236612整流元件二極管二極管可極硅二極管逆變元件IGCTIGBTSGCTIGBT逆變元件類型晶閘管系列（電流驅(qū)動型）MOS和達林頓復合系列（電壓控制型）晶閘管系列（電流驅(qū)動型）MOS和達林頓復合系列（電壓控制型）驅(qū)動電路復雜簡單復雜簡單驅(qū)動功率/損耗極高低極高低輸出電壓變化率dv/dt極高很低較低極高輸出電纜長度很短〈20km〈15km很短輸出轉矩脈動一般極?。?.1%）大一般輸出功率因數(shù)0.950.95低，且隨負載下降而下降0.9