4.1 風光牌JD-BP38-800F高壓變頻器主要性能指標

變頻器功率 800kW

額定輸出電流 69A

輸入頻率 50Hz±5Hz

額定輸入電壓 10kV

允許電壓波動 ±20%

輸入功率因數(shù) ≥0.98

輸出頻率范圍0~50Hz

輸出電壓范圍0~10kV

變頻器效率 ≥96%

過載能力 100%連續(xù) 160%連續(xù)1min 220%允許1.5s

4.2 JD-BP38-800F高壓變頻器主要技術性能

(1) 高—高電壓源型變頻器，直接10kV輸入，直接10kV輸出，無須任何輸出變壓器或濾波器，適配于普通高壓電動機，對電機、電纜絕緣無損害。

(2) 輸入功率因數(shù)高，電流諧波小，無須功率因數(shù)補償、諧波抑制裝置。

(3) 單元電路模塊化設計，維護簡單，互換性好。

(4) 輸出階梯正弦PWM波形。

(5) 高壓主回路與控制器之間為光纖連接，強弱電隔離，安全可靠。

(6) 完善的故障檢測，精確的故障保護及準確的定位顯示和報警。

(7) 內置PLC，易于改變控制邏輯關系，可靈活選擇現(xiàn)場控制/遠程控制，適應現(xiàn)場多變需求。

(8) 采用載波移相控制技術，大大抑制了輸出電壓的諧波成分，保證輸出波形是完美正弦波。

(9) 控制電源與高壓電相互獨立，無高壓時可以檢測變頻器輸出，便于現(xiàn)場調試以及培訓操作人員，便于維護。

(10) 采用準優(yōu)化SPWM調制技術，電壓利用率高。

(11) 功率單元經(jīng)24h高溫老化、150％負載試驗，可靠性高。

(12) 中文bbbbbbs 操作界面，彩色液晶觸摸屏操作。用戶操作監(jiān)控系統(tǒng)界面十分友好和完善，系統(tǒng)包括上位機(商用PC機)、下位機(工控機)、單片機。其中單片機給用戶提供一個4位LED數(shù)碼顯示屏和一個12鍵的小鍵盤操作平臺，可對變頻器進行全部操作，包括參數(shù)設置和各種運行指令。工控機用觸摸屏和通用鍵盤給用戶提供操作平臺，其功能更齊全，包括參數(shù)設定、功能設定、運行操作、運行數(shù)據(jù)打印、故障查詢等等。上位機(商用PC機)放在總控室，可對多臺變頻器進行遙測、遙控。若只有一臺變頻器，上位機可省，或讓客戶自定。

(13) 可接收和輸出多路工業(yè)標準信號。

(14) 可打印輸出運行報表。

4.3 高壓變頻系統(tǒng)介紹

風光牌JD-BP38型高壓變頻系統(tǒng)采用直接“高-高”變換方式，屬電壓源型，采用功率單元多電平串聯(lián)方式，以最新型西門子IGBT為主控器件，全數(shù)字化控制，彩色液晶觸摸屏控制，以高可靠性、易操作、高性能為設計目標的優(yōu)質變頻調速器。

(1) JD-BP38型高壓變頻調速系統(tǒng)

其系統(tǒng)結構如圖1所示。由移相變壓器、功率單元和控制器組成。風光10kV高壓變頻器，變壓器有30組付邊繞組，分為10個功率單元/相，三相共30個單元，采用36脈沖整流，輸入端的諧波成分遠低于國標規(guī)定。

(2) 功率單元電路

每個功率單元結構上完全一致，可以互換，其電路結構如圖2示，為基本的交-直-交單相逆變電路，整流側為六支二極管實現(xiàn)三相全波整流，通過對IGBT逆變橋進行正弦PWM控制。每個功率單元完全一樣，可以互換，這不但調試、維修方便，而且備份也十分經(jīng)濟。假如一單元發(fā)生故障，該單元的輸出端能自動通過可控硅旁路而整機可以暫時降額工作，直到緩慢停止運行。

(3) 輸入側結構

輸入側由移相變壓器給每個單元供電，每個功率單元都承受電機電流、1/10的相電壓、1/30的輸出功率。30個單元在變壓器上都有自己獨立的三相輸入繞組。功率單元之間及變壓器二次繞組之間相互絕緣。二次繞組采用延邊三角形接法，目的是實現(xiàn)多重化，降低輸入電流的諧波成分。

本機中移相變壓器的副邊繞組分為三組，構成36脈沖整流方式;這種多級移相疊加的整流方式可以大大改善網(wǎng)側的電流波形，使其負載下的網(wǎng)側功率因數(shù)接近1，輸入電流諧波成分低。實測輸入電流總諧波成分小于5%。

(4) 輸出側結構

輸出側由每個單元的U、V輸出端子相互串接而成星型接法給電機供電，通過對每個單元的PWM波形進行重組，可得到如圖3所示的階梯PWM波形。這種波形正弦度好，dv/dt小，可減少對電纜和電機的絕緣損壞，無須輸出濾波器。就可以使輸出電纜長度很長，電機不需要降額使用，可直接用于舊設備的改造;同時，電機的諧波損耗大大減少，消除了由此引起的機械振動，減小了軸承和葉片的機械應力。

(5) 控制器

控制器核心是由高速32位DSP芯片和工控PC機協(xié)同運算來實現(xiàn)的，精心設計的算法可以保證電機達到最優(yōu)的運行性能。工控PC機提供友好的全中文bbbbbbS監(jiān)控和操作界面，同時可以實現(xiàn)遠程監(jiān)控和網(wǎng)絡化控制?？刂破饔糜诠耋w內開關信號的邏輯處理，以及與現(xiàn)場各種操作信號和狀態(tài)信號的協(xié)調，增強了系統(tǒng)的靈活性。

5 變頻控制方案

變頻器控制6#高爐除塵風機為一拖一控制，旁路開關柜用于工/變頻切換。K1，K2和K3為三個高壓隔離開關，要求K2和K3不能同時閉合，在機械上實現(xiàn)互鎖。K1和K2閉合，K3斷開，風機為變頻運行;K3閉合，K1和K2斷開，風機為工頻運行?？刂品桨附泳€如圖4示。

圖4中:K0—用戶原高壓開關;

K1、K2和K3—高壓隔離開關;

BPQ—JD-BP38-800F高壓變頻器;

M—高壓電動機。

6 變頻器運行情況

2004年10月，雙方公司簽定了一臺高壓變頻器，型號為JD-BP38-800F。2004年12月16日，高壓變頻器開始安裝就位; 2004年12月20日，調試完畢; 2004年12月25日，正式投入運行。整個變頻器安裝調試周期都很短，為6#750高爐順利投產提供了有利的保證。

高壓變頻器控制除塵風機,與原舊高爐除塵風機比較,主要有以下優(yōu)點:

(1) 運行穩(wěn)定，安全可靠。

從變頻器順利投運近八個月以來，對變頻器輸入變壓器溫升、功率單元溫升、輸出電壓、輸出電流等各項參數(shù)定期巡檢，完全正常。變頻器運行一直十分穩(wěn)定，為6#高爐安全可靠生產提供了強有力的保證。對于用戶來說，只需定期對變頻器除塵，不用停機，保證了高爐生產的連續(xù)性。

(2) 電機及機組運行平穩(wěn)，各項指標滿足工藝要求。

在整個運行范圍內，電機始終運行平穩(wěn)，溫升正常。風機啟動時的噪音和啟動電流非常小，無任何異常振動和噪音。在調速范圍內，軸瓦最高溫升允許65℃,實測10℃。

(3) 變頻器的三相輸出波形完美，非常接近于標準正弦波。

經(jīng)過現(xiàn)場測試，變頻器的三相輸出電壓波形、電流波形非常標準，說明變頻器完全可以控制一般的普通電動機運行，對電機無任何特殊要求。

(4) 運行工況改善，工人勞動強度降低。

隨著高爐生產除塵的需要，調節(jié)風機的轉速，進而調節(jié)風機風量，既滿足高爐生產工藝的需要，工作強度又大大降低。

(5) 減少了維護工作量和維護費用。

原舊高爐除塵風機在運行過程中，經(jīng)常造成風機和電機的損壞，維護工作量大，檢修費用高，采用變頻技術調速后，減少了機械磨損，保證了風機的正常運行。

(6) 調速范圍寬，調速精度高。

除塵風機的風量經(jīng)常需要根據(jù)工藝的需要變化，在過去擋板或液力偶合器調節(jié)時，出現(xiàn)執(zhí)行機構的開度與流量的非線性問題，致使調節(jié)失誤，采用變頻拖動風機可以在0～50Hz范圍內任意調速，調速精度高，可保持在0.1～0.01Hz范圍內工作，便于實現(xiàn)除塵系統(tǒng)自動化控制。

(7) 變頻器具有多項保護功能，十分完善。

與原來舊系統(tǒng)相比較，變頻器具有過流、短路、過壓、欠壓、缺相、溫升保護等多項保護功能，更精確地保護了電機。

(8) 節(jié)能效果顯著，大大降低了電耗。

該系統(tǒng)生產周期大約為1h，出鐵時間為20min，間隔約40min，系統(tǒng)配置電機額定電流為59.5A，根據(jù)其它生產線的實際運行情況電機運行電流在55A左右。高爐出鐵變頻高速運行45Hz時，電流為45A左右，在20Hz低速運行時，電流為15A左右。(一天中風機高速運行時間占40%，無停機時間)

P變=1.732×10×(45×0.98×40%＋15×0.98×60％)=458kW

P工=1.732×10×55×0.86=819kW

節(jié)電率=( P工-P變)/P工=44%

7 結束語

從近8個月的運行情況來看，山東新風光電子科技發(fā)展有限公司生產的JD-BP38-800F高壓大功率變頻器性能優(yōu)越，可靠性高，節(jié)能效果顯著，變頻調速系統(tǒng)滿足了高爐連續(xù)生產的需要。風光牌JD-BP38-800F在通鋼集團6#750高爐除塵風機的成功運行，說明在高爐除塵風機應用變頻調速技術是完全正確的，證明了其性能具有無可比擬的優(yōu)越性。