1、大功率高压变频器行业应用案例论文集导读：就爱阅读网友为您分享以下“大功率高压变频器行业应用案例论文集”的资讯，希望对您有所帮助，感谢您对 的支持!http:/ELECTRONICS SCIENCE 如果管网压力低,变频器运行频率上升至 50Hz,给出压力低转工频报警;如果管网压力一直低于设定压力,延时一定时间后,将 3#泵切换到工频运行,再启动 4#泵,直至满足供水需求。如果用水量减少,管网压力升高,则 PLC 控制变频器的输出频率,降低频率减少出水量,稳定管网压力。如果变频器的运行频率在下限频率 40Hz(可调),则系统压力高报警,同时 PLC 开始压力高计时,如果管网压力降低,则取消计时
2、,如果管网压力一直高于设定压力,延时一定时间后,根据先投先停的原则,PLC 将先关闭正在运行的投入时间最长的泵的电磁阀,再关闭该泵,直至维持管网压力达到设定值,这样依次类推。系统控制一拖二原理框图如下示:PAGE 57/58 行业经典案例 CLASSICAL CASE 4$?5$?4$?5$?4$?5$?4$?5$?图 3 一拖二原理框图http:/ELECTRONICS SCIENCE 在水泵出口阀门开度最大的情况下,通过变频器改变输出频率,进而改变水泵的转速调节供水量,以节约原来通过改变阀门开度调节供水量时浪费在阀门上的能源;减轻水泵启停对管网的冲击。经多方调研考察,比较性价比,最终齐鲁石
3、化供排水厂决定选用我山东新风光电子科技发展有限公司生产的风光牌 JD-BP37 型高压变频器对西夏配水站 2#、4#水泵机组进行调速改造,经过双方技术人员的合作,共同制定了水泵机组的变频改造方案。现场设备图如下图 1 示。改造方案采用一带二的形式,即高压变频器拖动配水站 2#、4#机组任一台,当其中一台机组出现故障或检修时,变频器拖动另一台机组变频运行。配水站 2#、4#机组为同型号机组,其中 2#机组电机和水泵的主要参数如下:1)水泵型号 20SHO 额定流量 2016m3/h 额定扬程 59m 额定轴功率 390KW 额定效率 83% 额定转速 970rpm2)电机型号 JQS158-6
4、额定功率 550KW 额定电压 6KV 额定电流 64A 额定功率因数 0.89 额定转速 987rpmPAGE 61/62 行业经典案例 CLASSICAL CASE 图 1 现场设备图3.风光牌 JD-BP37-630F 高压变频器齐鲁石化供排水厂决定选用我公司生产的风光牌 JD-BP37-630F 高压变频器一拖二控制系统对 2#、4#水泵机组作调速改造。以下是对风光牌 JD-BP37-630F 高压变频器的一些介绍。3.1 JD-BP37-630F高压变频器的主要性能指标:变频器额定功率 630KW 额定输出电流 80A 输入频率 45Hz 到 55Hz 额定输入电压 6KV 允许电压
5、波动 20%输入功率因数 0.96(额定负载时)输出电压范围 06KV变频器效率 96%(额定负载时)输出频率范围 050Hz 整流方式 36 脉冲二极管全波整流输出方式 每相 6 单元正弦波脉宽调制输出,直接输出 6KV 频率分辨率 0.01Hz过载能力 150%立即保护操作键盘 中文彩色液晶触摸屏界面语言 简体中文控制电源 220VAC 10KVA 冷却方式 强制风冷防护等级 IP20 模拟量输入 四路,010v/420mA,任意设定http:/ELECTRONICS SCIENCE 保护电机绝缘不受 dv/dt 应力的损害; 不会因为谐波力矩而降低设备使用寿命。(5)具有单元旁路功能,当
6、某个单元出现故障,系统可以自动将其旁路,并降额继续运行,保证系统的可靠性。(6)采用全中文操作平台,10.4 英寸真彩 LCD 显示,触摸屏直接操作,更适合国人使用习惯。(7)功率单元模块化结构,可以互换,维护简单。(8)输入电压范围宽,在 6KV(20%)内可连续运行。(9)功率单元采用光纤通讯控制,完全电气隔离,抗干扰性强。(10)内置 PID 调节器,可实现闭环运行。(11)内置PLC,实现不同应用现场的灵活控制。3.3 系统的构成(1)高压变频器系统结构图图 2 高压变频器系统结构图PAGE 63/64 行业经典案例 CLASSICAL CASE (2)功率单元结构图图 3 单元电路结
7、构图(3)一次回路及保护2# 4#图 4 一次回路示意图DL 、DL1、DL2 用户原有高压开关柜 BPQ JD-BP37-630F 高压变频器 K1、K2 高压隔离开关 M1、M2 2#、4#水泵电机变频器供电电源及其保护由 DL 提供,速断保护整定值按630KW 重新整定。同时增加一面旁路柜,旁路柜有 2 个高压隔离开关,通过开关组合,两台电机均可变频运行。2 个隔离开关之间及其断路器之间用电磁锁联锁,K1、K2只允许一个合闸;DL1 合闸状态,K1 不允许操作;DL2 合闸状态,K2 不允许操作。当 K1、K2 及 DL 供电电源断开时,变频器处于安全状态,便于检修,维护和调试。变频器与
8、 DL 供电电源高压断路器联锁。合闸闭锁:将变频器“合闸允许”信号串联于高压开关合闸回路。在变频投入状态下,变频器故障或不就绪时,变频器高压开关合闸不允许。故障分闸:将变频器“高压分断”信号串联于高压开关分闸回路。当变频器出现故障时,分断变频器高压输入。工频合闸:变频器运行过程中出现故障时,可以给出工频合闸信号,启动备用机组工频运行。(4)二次回路及控制行业应用案例节约能源 服务社会目 录 0103050911 公司简介发展大事记荣誉与资质实验检测行业经典案例在冶金行业的应用 13 33 45 55 69 79 在水泥行业的应用 在矿山行业的应用 在石化行业的应用 在热电行业的应用 在其它行业
9、的应用 高压变频器 N.DLT,U.OC SYGDOLONNHCEI T2009 年 3 月,公司被授予“中国电器工业最具影响新风光精神 力品牌”称号;2009 年 6 月,公司再获“中国变频器用户满意十大品牌”。 目前,公司的产品已覆盖全国各艰苦创业 勤奋好学 脚踏实地 持续创新 地区,并已走出国门,外销部分亚太国家和地区。发展大事记2006 年 4 月,为中科院等离子体物理研究所承担的国家“863”项目“国家重大科学研究1993 年 8 月,第一台以 GTR 为主功率器件的变频调速器成功运行,在国内较早步入了异步电机的变频节能事业; 1999 年 7 月,率先在国内成功研制三电平中压变频器
10、并在胜利油田运行,随后开始了在油田大范围推广,水平遥遥领先; 2000 年 3 月,国内首创的第一台低压提升机专用变频器在山东华宁集团宝安煤矿成功运行; 2000 年 10 月,第一台6KV 高压变频器在辽河油田成功运行,开创高压产品应用先例; 2001 年 9 月,与大港油田钻采设计院合作,成功开发国内第一台直线电机变频器; 2002 年 1 月,与上海交通大学、安徽工业大学联合研制电网无功补偿方法及补偿装置;应邀参加低压变频器国家起草审定,初显技术实力;2002 年 7 月,提升机变频器被科技部列为国家重点新产品; 2002 年 12 月,第一台 10KV 高压变频器成功运行,电压等级再创
11、新高; 2003 年 4 月,高压变频器被科技部列为国家重点新产品; 2003 年 5 月,与山东大学合作开发 6-10KV 多电平(5 电平或 7 电平)中高压大容量变频器; 2003 年 11 月,在上海成为中国电源协会变频电源与电力传动专业委员会发起人单位; 2003 年 12 月,应邀参加中、高压变频器国标起草审定;与山东大学合作开发推出国内新型变频加热电源;2004 年1 月,参与国家十五“863”能源领域重点高科技攻关项目10 兆瓦高温气冷堆氦气直接透平循环发电系统(HTR-10GT)的电磁轴承系统的研制;2004 年 8 月,新风光电子科技发展有限公司注册成立2004 年 10
12、月,国内首台 6KV 提升机高压变频器交付用户使用; 2004 年 12 月,山东省科技厅批准以我公司为依托成立山东省变频调速技术研究推广中心; 2005 年 6 月,高压提升机变频调速器被列为国家火炬计划项目;变频加热电源被科技部列为国家重点新产品; 2005 年 12 月,新产品石油钻机专用变频器和提升机高压变频器通过专家鉴定,达到国内领先水平; 项目EAST 核聚变试验装置”提供配套设备:等离子体垂直位移快速控制电源。2006 年 7 月,独立设计制造、国内首创的“可再生能源回馈装置”在地铁投入使用。2006年 8 月,钻机专用变频器被科技部列为国家重点新产品;2006 年 11 月,为
13、中国科学院电工研究所 500KW 超导储能系统提供“逆变器及其与电网切换系统”;2007 年 3 月,中国电器工业协会成立变频器分会,公司当选为副理事长单位;2007 年 4 月,公司产品上榜山东省“十一五”100 项重大节能装备首批项目;2007 年 8 月,荣获山东省重大节能成果奖;2007 年 8 月,被科技部列为国家火炬计划重点高新技术企业;2007 年 11 月,被山东省经贸委批准成立山东省企业技术中心;2008 年 8 月,公司喜迁新厂区,占地面积 4 万平方米; 2008 年 11 月,风力发电并网变流器被科技部列为国家重点新产品; 2009 年 1 月,新风光变频器技改项目获中
14、央新增 1000 亿投资项目支持;2009 年 3 月,被中国电器工业协会评为“中国电器工业最具影响力品牌”,变频器行业仅有两家获此殊荣;2009 年 3 月,公司通过科技部、财政部和国家税务总局组织的新版国家高新技术企业的认定,并被认定为“国家高新技术企业”;2009 年 5 月,成立山东省电力电子技术及能源装备院士工作站。2009 年 11 月，公司产品风力发电可再生能源并网交流器获科技型中小企业技术创新基金；2010 年 12 月，科技部授予国家火炬计划重点高新技术企业荣誉称号；2010年 12 月，公司产品列入山东省首批重点节能技术、产品和设备名单；2010 年 12 月， 公司产品“
15、GDW-10/6-2000 高压动态无功补偿装置” 通过省级技术鉴定；03/0405/06 ELECTRONICS SCIENCE 增加了工位就绪锁,工位运行灯光指示,工位开门断电保护等功能,提高了操作人员的安全性;增加了能量回馈装置,将发电机产生的电量高效率回馈电网,提高了能源的利用率,同时设计了电阻消耗作为能量回馈的备用方式,进一步提高了系统的可靠性;对于试验系统中产生噪音和热污染的电机电阻器件,采用封闭空间放置,隔音隔热处理等手段,将影响降低到最低限度。该试验系统由高压试验系统和中低压试验系统两部分组成。其中,高压试验系统细分为单元调试,单元带载老化,单元高低温循环试验和高压整机实验四个
16、子系统。单元实验调试系统可以完成单元的温度保护,过电压保护,过电流保护功能,它采用微机操作,人机界面实时监控,接线采用插口设计,极大的提高了工作效率。经过调试合格后的单元进入单元高低温循环老化室做循环试验,室内温度从-40到+60交替变化,使出厂变频器能够适应各种复杂环境温度的要求,通过 48 小时循环试验后的单元进入高压单元带载老化系统,把负载加到额定电流的 150%,做各种超标准的试验,通过各种试验后的高压单元进入整机试验。高压整机系统设计容量是 5000KVA,分为控制室,操作室,检控室,接线区。控制室包括控制系统,负载系统,能量回馈再生系统和备用能量电阻消耗系统,能量回馈再生系统设计容
17、量 8000KVA,回馈量6000KW,是国内最大的回馈系统。操作室由微机操作,检控室由一台大功率液晶显示器对系统实时显示和监控,接线区是高压系统与变频器对接口。中低压实验室系统设计容量2000KVA。公司拟再建一套国家级高标准的试验系统,精度等级 0.2级,容量 1600KVA,电压等级 0.38-10KV,能够检测国内外厂家的产品各项指标,最终建成国家级试验检测基地。行业经典案例http:/ELECTRONICS SCIENCE 其所需风量的大小不仅与炉容成正比,而且与高炉强化程度有关。一般按单位炉容 2.12.5m3/min 的风量配备。但实际上不少的高炉考虑到生产的发展,配备的风机能力
18、都大于这一比例。PAGE 13/14 行业经典案例 CLASSICAL CASE 1、料车 2、上料斜桥 3、高炉 4、铁、渣口 5、高炉鼓风机进风口 6、热风炉 7、重力除尘 8、文氏管 9、洗涤塔 10、烟囱 11、热风炉进风口图 1 高炉冶炼流程示意图3.高炉鼓风机改造方案高炉鼓风机是高炉生产系统的动力中枢,一旦风机不能正常运行,不但影响生产,而且造成重大损失;另外,调速系统工作的环境比较恶劣;所以,和高炉风机配套的高压调速系统方案应周密细致,经过双方技术人员的合作,制定了高炉鼓风机的技术改造方案。3.1 450m3 炼铁高炉风机及配套电机参数表 1 高炉风机基本参数电机参数负载名称高炉
19、鼓风机所带负载类型离心风机型号 YKS800-4 额定电压(V)10000 额定电流(A)425 额定功率(kW)6500 额定频率(Hz)50 功率因数0.909 额定转速(rpm)1494 绝缘等级 F 风机参数型号 1850-3.5/0.96 额定风压(kPa)343(绝)额定风量 (m3/h)111000 介质密度(Kg/m3)1.14 额定转速(rpm)5728 额定功率(kW)6500http:/ELECTRONICS SCIENCE 当K1、K3 断开,K2 闭合时 ,电机工频运行 ,此时变频器从高压中隔离出来,便于检修、维护和调试。旁路柜必须与上级高压断路器 DL 连锁, DL
20、 合闸时,绝对不允许操作旁路隔离开关与变频输出隔离开关,以防止出现拉弧现象,确保操作人员和设备的安全。故障分闸:将变频器“高压分断”信号与旁路柜“变频投入”信号串联后,并联于高压开关分闸回路。在变频投入状态下,当变频器出现故障时,分断变频器高压输入;旁路投入状态下,变频器故障分闸无效。保护:保持原有对电机的保护及其整定值不变。高压变频器设备现场运行照片如图 3 所示。图 2 手动旁路柜一次回路图图 3 高压变频器现场运行照片 PAGE 15/16 行业经典案例 CLASSICAL CASE 4.高压变频器的制造4.1 单元级联式多电平变频器6500kW/10kV 高压变频器采用单元级联式多电平
21、方式。因为此种变频器采用多个功率单元串联的方法来实现高压输出,所以具有以下优点:(1)其输出通常采用多电平移相式 PWM,可以实现较低的输出电压谐波,较小的 du/dt 和共模电压。(2)输入通常采用移相隔离变压器实现多重化整流,以达到抑制输入谐波的目的。4.2 双移相变压器结构高压变频器的输入变压器采用干式移相变压器,考虑到如果只做一个变压器,容量会比较大,体积也会很大,受变频器的搬运、安装以及受变频器安装空间所限;且由于变压器为干式的,散热处理比较困难,高压变频器采用双变压器结构。每台变压器的容量为 4000kVA,各自承担功率单元 50%的供电。4.3 功率单元结构在普通 10kV 高压
22、变频器的设计一般采用 24 功率单元结构,每相 8 个功率单元,每个单元输出的功率为整机功率的 1/24,由于 6500kW/10kV 高压变频器运行时输出功率太大,如果采用 24 功率单元结构,那么单个功率单元内要求的滤波电容就会很多,功率单元的体积就会很大,综合考虑 6500kW 变频器采用 30 功率单元结构,单元输入电压为525V。这样不仅会使变频器的高压输出更接近于正弦波使输入谐波更低。而且单个单元承受的电压更低,更易于控制。4.4 功率单元的冗余设计及“星点漂移”(1)30 个功率单元结构上完全一致,可以互换,其电路结构如图 4 所示,为基本的交 - 直 - 交单相逆变电路,整流侧
23、为二极管实现三相全波整流,通过对 IGBT 逆变桥进行正弦 PWM 控制。每个功率单元完全一样,可以互换,这不但调试、维修方便,而且备份也十分经济。假如一个功率单元发生故障,该单元的输出端能自动旁路而整机可以正常运行。图 4 功率单元原理图http:/ELECTRONICS SCIENCE & TECHNOLOGY CO.,LTD. 在冶金行业的应用(2)星点漂移30 个功率单元分为 3 组,每 10 个单元为一相。在正常情况下,三相输出 A、B 、C 平衡,中性点即星点在 O 点。如图5 所示,当 A 相有一个单元故障时,把星点由 O 点转移到 O1点,而 B 相和 C 相经过运算 ,对 O
24、1 的输出要与 A 相一致。使整机的三相输出依然平衡。此功能称为“星点漂移”。当出现 2 个或 3 个单元故障时,同样要经过复杂的运算使三相平衡。现最多可做到 3 个单元故障的星点转移功能。这种单元的冗余设计大大的提高了变频器的稳定性。图 5 星点漂移示意图4.5 JD-BP38 高压变频调速系统的可靠性设计为保证 JD-BP38 高压变频调速系统的高可靠性,在提高系统各组单元的内在可靠性和系统抵抗外部故障因素的能力方面,主要采用以下设计措施:(1)上位操作计算机采用与主控计算机基本相同的软硬件配置,当主控计算机发生故障时,可以在不停机的状态下,迅速替换,保证系统的可靠性运行。(2)控制系统由主控单元、PLC( 西门子 S7-200)、主控计算机组成,在主控计算机发生故障时,系统不停机,确保生产的进行。(3)为了提高系统的抗干扰能力,所有的功率模块与主控单元之间通过光纤通讯,低压和高压部分完全可靠隔离,所有I/O 板全部采用了隔离措施,将通道上窜入的干扰源拒绝在系统之外。(4)控制器结构上采用箱体结构,各控制单元板采用FPGA、CPLD 等大规模集成电路和表面焊接技术,系统具有极高的可靠性。(5)尽量采用低功耗的 CMOS 元器件提高系统的温度适应能力,降低功耗。
