大功率高压变频器的设计及应用探讨
高压变频器在大功率风机泵中应用研究
高压变频器在大功率风机泵中应用研究众所周知，高压电动机的应用极为广泛，它是工矿企业中的主要动力。
在冶金、钢铁、石油、化工、水处理等各行业的大、中型厂矿中，广泛用于拖动风机、泵类、压缩机及各种其他大型机械。
其消耗的能源占电机总能耗的70％以上，而且绝大部分都有调速的要求，但目前的调速和起动方法仍很落后，浪费了大量的能源且造成机械寿命的降低。
随着电气传动技术，尤其是变频调速技术的发展，作为大容量传动的高压变频调速技术也得到了广泛的应用。
顺便指出，目前习惯称作的高压变频器，实际上电压一般为2.3-10kV，国内主要为3kV，6kV和10kV，和电网电压相比，只能算作中压，故国外常成为MediumVoltageDrive。
济钢高压风机水泵调速系统我国高压电动机多为6kV和10kV，在济钢老厂区进线电源为6kV，高压电机调速大多为直接启动和液力偶合器调速；新建厂区进线电源电压为10kV，在高压风机调速系统中，采用液力耦合器调速方式。
直接起动或降压起动非但起动电流大，造成电网电压降低，影响其它电气设备的正常工作;而且主轴的机械冲击大，易造成疲劳断裂，影响机械寿命。
当电网容量不够大时，甚至有可能起动失败。
液力耦合器在电机轴和负载轴之间加入叶轮，调节叶轮之间液体（一般为油）的压力，达到调节负载转速的目的。
这种调速方法实质上是转差功率消耗型的做法，节能效果并不是很好，而且随着转速下降效率越来越低、需要断开电机与负载进行安装、维护工作量大，过一段时间就需要对轴封、轴承等部件进行更换，现场一般较脏，显得设备档次低，属淘汰技术。
一般说来，使用高压（中压）变频调速系统对于风机、水泵类负载有两个重要特点：第一，由于消除了阀门（或挡板）的能量损失并使风机、水泵的工作点接近其峰值效率线，其总的效率比液力耦合器提高25％～50％；第二，高压（中压）变频调速起动性能好，使用高压变频器，就可实现“软”起动。
变频装置的特性保证了起动和加速时具有足够转矩，且消除了起动对电机的冲击，保证电网稳定，提高了电机和机械的使用寿命。
高压变频器在大功率同步电机中的应用
高压变频器在大功率同步电机中的应用摘要：近些年来，我国生产力的发展已经取得了较为明显的成效和进步，而这一态势也让高压变频器的市场规模变得越来越大，在这其中，大功率电机的使用也为机械生产提供了重要的动力源泉。
而推动高压变频器和大功率同步电机的结合，也能够为企业的生产注入更多的生机与活力。
对此，本文将从节能的角度出发，分析节能措施在国内外的发展现状，论述高压变频器的工作原理和工作优势，并探讨高压变频器的实际应用。
关键词：高压变频器；大功率电机；节能应用引言：高压变频器在大功率电机中的同步应用，能够帮助大功率电机节省大量的能源和资源，而且可以让设备生产与消耗之间的差异趋向平衡，这就避免了输入和输出不匹配的问题，最终帮助企业实现节能降耗的目标。
当下，变极调速，调压调速和变频调速是大功率同步电机中主要的调速方式，但在这其中，变频调速的优势是最为突出的，不仅具有高精度和高实用性的特点，而且在操作上也能够省略许多不必要的步骤。
这里所说的变频，主要是以负载要求和速度的变化为基础的，通过调整供给电流的频率，来确保工作点的合理性。
一、分析节能措施的国内外发展现状就国外的机械制造来讲，大多数企业都会选择能量回馈这一技术，通过高压变频器来控制大功率电气设备的速度，利用能量转移回原始设备的功率消耗的反馈分两部分，以此来降低能源的损耗。
从德国西门子公司的研究成果来看，其自身较为明显的研发成果，主要就是四象限运行电压型交流变频技术，并且这一技术也主要运用在高压电机上。
而日本富士公司，也已经推出了rhr的再生能量装置，这也是大功率电机改造的鲜明成果。
但不可否认的是，国外所研发的高压变频装置造价昂贵，而且对电网的设计也有十分严格的要求和限制，并不适用于我国的基本国情，我国工农业始终是共同发展的，所以一些地方的电机也不能适配较为高昂的高压变频装置。
就我国自身的发展情况来看，国内的技术开发已经能够满足高压变频装置设计的需求，而且高压变频器的应用也得到了广泛的支持和关注。
高性能变频调速设备在电力系统中的应用与研究
高性能变频调速设备在电力系统中的应用与研究摘要：高性能变频调速设备是现代电力系统中重要的设备之一，它通过精确控制电机转速，实现对电力系统的节能运行和负荷调节。
本文将介绍高性能变频调速设备的原理和特点，并探讨其在电力系统中的应用和研究进展。
1. 引言电力系统作为现代工业和生活的基础，对能源的高效利用和稳定运行有着严格要求。
而变频调速设备作为电力系统的关键控制装置之一，能够实现电机转速的精确控制，从而提高电力系统的运行效率和可靠性。
高性能变频调速设备在电力系统中的应用和研究成为了目前的热点和难点之一。
2. 高性能变频调速设备的原理与特点高性能变频调速设备主要由变频器、电机、传感器和控制系统组成。
变频器通过改变电源频率和电压，控制电机的转速，从而实现对电力系统的控制。
其特点主要表现在以下几个方面：2.1 高精度控制：高性能变频调速设备能够实现对电机转速的精确控制，响应速度快，调节精度高。
这对电力系统的负载调节和运行稳定性具有重要意义。
2.2 节能运行：通过改变电机的转速，高性能变频调速设备能够实现对电力系统的节能控制。
在电力系统负载变化较大的情况下，能够有效降低能耗，提高电力系统的能源利用率。
2.3 低噪音、高可靠性：高性能变频调速设备采用先进的控制算法和保护机制，能够实现电力系统的低噪音运行和高可靠性。
这对提高生产环境的舒适性和保障设备的安全运行至关重要。
3. 高性能变频调速设备在电力系统中的应用高性能变频调速设备在电力系统中广泛应用于各个领域，包括工业制造、交通运输、石油化工等。
具体应用体现在以下几个方面：3.1 工业生产领域：高性能变频调速设备能够实现对工业生产过程中各种机械设备的精确控制，提高生产效率和产品质量。
特别是在重要关键设备的控制中，如风机、泵站等，其应用能够有效减少能耗和维护成本。
3.2 交通运输领域：在交通运输领域，高性能变频调速设备常用于电动汽车、高铁、地铁等中，通过调节电动机的转速，实现对车辆的动力控制和能量回收，减少了能源的浪费和环境的污染。
高压变频器在大功率电机节能改造中的应用
积小 、 效率 高、 能耗低 的优势 。
２ ＿ ２ 节 能 原理
３ 高压变频器应用效果分析
现代智能高压变频 器是具 有智能 分析 以及预判 能力 的高
压变频装 置 ， 尤其是对负载随着时 间变化 比较敏感 的设备 如高
随着企业的进一 步发 展 ， 大 功率 电机也 越来 越普及 ， 传 统
应用高压变频调速技术 ， 就可以通过高压变频器 的 电机频 率调
节机制 ， 不断改变电机转 速 ， 适 应负 载变化 ， 保持 输入 、 输 出 电
能的一致性 ， 这对大功率 电机效果尤为 明显 ， 能够 达到大功率 、
大容 量 电机 节 能 的 目标 。 ２ ． ３ 变 频 调 速 的 优 势
１ 高压变频节能改造潜力
在火力发 电厂 中， 风机和 水泵是 主要 的耗 能设 备 ， 通 常情 况 下其输入能量 的 １ ５ ～２ Ｏ 被风机 或水 泵本 身及其 电机所 消耗 ， 约３ ５ ～５ Ｏ 的输 入能量被挡 板或 阀门节流 所消耗 ， 由
于能量难 以储 存 ， 电能在 产生 后逐 渐消 耗 ， 并 延续 这个 过 程 。
的 潜力 。
Ｂ
Ｃ
图１ 多重 化 变 频 器 拓 扑 图
力， 使得输入 和输 出 电能 平衡 ， 这样 即可在此 方面有 效地 降低 电能损耗 。对于电机的转矩 负载来说 ， 有如下公式 ：
Ｐ—Ｍ ×
式 中， Ｐ为功率 ； Ｍ 为转矩 ； 为转速 。 通过 以上公式可 以得 出 ， 当电机 的负载 发生 变化 时 ， 如果
２ 高压变频节能原理及调速优势
２ ． １ 高压变频原理 高压变频器应用单位复用复合技术 ， 即单位 电源不止 由单 个单元 构成 ， 而是 由几个 Ｐ ＷＭ 功 率单 位通 过串联 组成 ， 将 高 压变频器组 件直接 串联构成 多级 电压型高 压变频 器。根据 实
高压变频器技术及运用分析
高压变频器技术及运用分析摘要：伴随着我国经济的发展与进步，社会对于电力资源的需求量明显提升。
为了保障供电系统稳定运行，就要做好内部各个器件的管理与维护工作。
而在本文的分析中，主要基于当前高压变频器的相关技术进行分析，为相关工作人员提供一定的技术参考。
关键词：电力系统；高压变频器引言：在当前城市的发展与建设进程中，由于城市对于电力需求的提升，以此就要在日常进行电力系统的维护以及搭建中，做好对内部各个元器件的良好管理。
特别是对于高压变频器而言，要全面保障电动机的可靠性，以此满足人们对于电力运行的安全性需求。
1.变频器节能原理在企业发电厂的日常运行过程中，锅炉引风机、送风机以及汽轮机，都会需要大量的电力资源，同时这些水泵以及风机的设计当中，经常需要频繁的进行流量调节，这样对于系统的稳定性提出了更高的要求。
传统的流量调节方式，是将这些系统管路当中的风门，或者对于调节阀进行处理。
只要这些阀门并不是全开的情况，电动机的消耗功率也相应会将一部分转化为克服这些风门以及调节阀阻力的处理方式。
一旦在风门或者调节阀全面打开，就可以利用调节电动机的速度调节处理方式，全面调节流体力量，以此实现电动机运行的最大效率。
在现阶段进行处理的过程中，可以基于以下公式进行计算：其中n为异步电动机转速，f 为异步电动机电源频率，s为电动机转差率，p为电动机的定子极对数。
而在这组公式当中，结合了当前电子控制技术，以及结合了现代控制通信技术，这样的变频技术使用后，可以很好的提升电流运行的整体强度，也相应的满足了交流电源的处理分析需求。
2.高压变频器的电动机保护挑战2.1 电动机保护配置需求在基于我国有关电厂用电设计的相关文件信息中，规定高压异步电动机的运行，需要安装纵差动保护装置。
对于6.3MVA以上的变压器，需要设置相应的保护处理方式，以此来保护机组在运行当中以及引出线当中的短路故障处理。
而对于保护装置的内部三相三线继电器接线的设置方式，可以保障系统的运行稳定性。
高压大功率变频器应用
钢铁企业使用高压大功率变频器对电炉炼钢、轧机等设备进行速度控 制，实现工艺流程的自动化和优化。
案例二
01
总结词
优化工艺流程、提高生产效率、保障生产安全
02 03
详细描述
石油化工行业中，高压大功率变频器用于泵类、压缩机等设备的速度控 制，优化工艺流程和提高生产效率。同时，为保障生产安全，变频器还 具备过载保护等功能。
变频器主要由整流器、平波电抗器、逆变器、滤波器等主要部分组成。
整流器的作用是将交流电转换为直流电，而逆变器则将直流电转换为可调节的交流 电。
平波电抗器和滤波器主要用于消除直流电的脉冲干扰，保证变频器的稳定运行。
变频器的工作原理
变频器的工作原理是基于电力电子技术和PWM控制技术，通过改变电源频率和 电压来控制电动机的转速。
随着工业生产的不断发展和能源需求的不断增加，节 能减排已经成为全球关注的焦点。高压大功率变频器 作为一种高效、节能的电力转换设备，能够根据实际 需求对电机进行精确控制，实现能源的合理利用。通 过使用高压大功率变频器，可以大幅度减少能源消耗 和环境污染，对于推动可持续发展和保护环境具有重 要意义。
高压大功率变频器在新兴产业中的应用前景
散热器上的灰尘和杂物，以确保其散热效果。
更换元件
03
对于一些易损件，如电容、轴承等，需要及时更换4
高压大功率变频器在工业中的 应用案例
案例一：高压大功率变频器在钢铁行业的应用
总结词
节能减排、降低成本、提高产品质量
详细描述
钢铁行业是高压大功率变频器的典型应用领域。变频器在风机、泵 类等设备上实现调速控制，降低能耗和成本，同时提高产品质量。
高压大功率变频器应用
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(完整word版)高压变频器原理及应用
高压变频器原理及应用1、引言电机是工业生产中主要的耗电设备，高压大功率电动机的应用更为突出，而这些设备大部分都存在很大的节能潜力。
所以大力发展高压大功率变频调速技术具有时代的必要性和迫切性.目前，随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，高压大功率变频调速装置不断地成熟起来，原来一直难于解决的高压问题,近年来通过器件串联或单元串联得到了很好的解决。
其应用领域和范围也越来越为广范，这为工矿企业高效、合理地利用能源（尤其是电能）提供了技术先决条件。
2、几种常用高压变频器的主电路分析（1)单元串联多重化电压源型高压变频器.单元串联多重化电压源型高压变频器利用低压单相变频器串联,弥补功率器件IGBT的耐压能力的不足。
所谓多重化，就是每相由几个低压功率单元串联组成，各功率单元由一个多绕组的移相隔离变压器供电，用高速微处理器实现控制和以光导纤维隔离驱动。
但其存在以下缺点：a)使用的功率单元及功率器件数量太多，6kV系统要使用150只功率器件(90只二极管，60只IGBT),装置的体积太大，重量大，安装位置和基建投资成问题；b）所需高压电缆太多,系统的内阻无形中增大，接线太多，故障点相应的增多；c)一个单元损坏时，单元可旁路，但此时输出电压不平衡中心点的电压是浮动的,造成电压、电流不平衡,从而谐波也相应的增大，勉强运行时终究会导致电动机的损坏；d)输出电压波形在额定负载时尚好，低于25Hz以下畸变突出；e）输出电压波形在额定负载时尚好，低于25Hz以下畸变突出;f）由于系统中存在着变压器，系统效率再提高不容易实现;移相变压器中,6kV三相6绕组×3（10kV时需12绕组×3）延边三角形接法，在三相电压不平衡（实际上三相电压是不可能绝对平衡的）时，产生的内部环流，必将引起内阻的增加和电流的损耗,也相应的就造成了变压器的铜损增大.此时，再加上变压器的铁芯的固有损耗，变压器的效率就会降低,也就影响了整个高压变频器的效率。
大功率高压变频装置在新能源发电中的应用与发展前景分析
大功率高压变频装置在新能源发电中的应用与发展前景分析随着全球对可再生能源的需求不断增加，新能源发电技术正成为解决能源与环境问题的关键。
在新能源发电过程中，大功率高压变频装置发挥着重要的作用。
本文将从应用领域、发展现状和发展前景三个方面进行分析，以展示大功率高压变频装置在新能源发电中的关键地位。
首先，大功率高压变频装置在风力发电中的应用不可或缺。
风力发电已成为新能源发电的重要方式，而大功率高压变频装置能够将风力转换为电能的高效率。
通过将风机机组的变频功率调节到最佳点，大功率高压变频装置能够最大程度地提高风力发电机组的能量转换效率，并且减少机组的振动和噪音。
同时，大功率高压变频装置还能够实时监测风机机组的运行状态，以提高运维效率和延长设备寿命。
另外，大功率高压变频装置在太阳能光伏发电中也扮演着重要的角色。
太阳能光伏发电是新能源发电中最常见的形式之一，而大功率高压变频装置能够将太阳能转换为稳定的交流电能。
太阳能光伏发电系统的功率波动较大，通过使用大功率高压变频装置，可实现对太阳能电池板输出电压和电流的稳定调节，以确保光伏系统的最佳工作状态。
此外，大功率高压变频装置还能够实现并网发电和离网供电的切换，以应对不同的用电需求。
除了风力发电和太阳能光伏发电，大功率高压变频装置在新能源发电中还有其他应用领域。
例如，生物质发电是利用生物质作为燃料进行发电的一种方式，而大功率高压变频装置可以实现对生物质锅炉燃烧系统和发电机组的精确控制，以提高发电效率和降低排放。
另外，海洋能发电、地热能发电和潮汐能发电等新兴能源形式也都需要大功率高压变频装置的支持，以实现能量的转换和利用。
目前，大功率高压变频装置在新能源发电中的应用已取得了显著进展。
通过技术创新和研发投入，大型变频装置的效率大幅提高，产品性能也得到了持续优化。
同时，与传统发电设备相比，大功率高压变频装置具有体积小、重量轻、响应速度快、运行稳定等优势，极大地提升了新能源发电系统的整体性能。
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大功率高压变频器的设计及应用探讨
作者简介：励小峰（1977-），男，浙江宁波人，本科学历，中级电子工程师，研究方向：电力电子技术，高压变频器，SVG。
随着国民经济的飞速增长，人们的生活质量获得明显改善。
作为促进经济发展的先驱力量，工业生产一直是我国电力能源的消费大户。
我国电机系统运行能源耗损大，生产效益低，如何改善这一现状是每一位业内从业者均应认真思考的一个问题。
为此，结合我国高压变频器的应用现状，对大功率高压变频器的设计进行研究，并通过实际运行，对该变频器的应用进行了可行性分析。
标签：大功率高压变频器；恒压频比控制；变频调速节能
电机节能可从两方面着手，第一种是通过对电机产品本身进行改良，出产新型高效电机，不过这种方式需要耗费大量的人力、物力资源，而产品的更新换代也需要一定周期，根本无法发挥出立竿见影的效果。
第二种方法无需更换设备，只需在现有设备上添加变频调速器一类的节能装置即可。
相较之下，第二种方法成本低，见效快，因此更适合采纳。
1 大功率高压变频器的设计原则
1.1 我国高压变频器的应用现状
当下最为常见的是“高-高”型变频调速装置，电流源型、单元串联多电平PWM电压型等变频器均属于这一类型。
电流源型通过局部使用SGCT直接串联的方式来提升耐压性能，直流部分使用电抗器储能，输出电压最高值可达到7.2kV，主要被用于国内电压为6kV左右的电机。
1.2 设计需求
据笔者调查获悉，单元串联多电平电压源型变频器凭借谐波量小、结构一体化与方便维护等优点，深受市场消费者青睐。
这一类型的高压变频器按照拖动数量可分为：一拖一，一拖二，一拖多方式。
一拖一自动旁路方式，具备结构框架严谨、操作控制便捷、接口配置灵活等优点，是目前最受用户欢迎的一种类型。
1.3 系统原理与配置
（1）高压输入输出部分。
该部分主要负责完成高压电对用户的输入输出以及变频器检修期间电气隔离工作。
通常情况下，这一部分主要由隔离开关、真空接触器、进出线绝缘子三部分组成。
部分用户有特殊需求，会将真空接触器更换成真空断路器或手车断路器。
用户仅需隔离开关与绝缘子，就能实现手动旁路功能，无需使用断路器或接
触器便能实现自动控制。
（2）移相隔离部分。
这一部分主要负责将输入的三相交流高压电变转换成多组相位不同的低压交流电，按照各部分不同需求，输送至功率柜的各功率单元。
考虑到移相变副边使用的是多绕组输送，同时绕组间为隔离状态，所以一般通过功率单元输送各自专属的移相电源。
这种方法最明显的优势是能够在使用过程中，提高电网功率因素，最大化降低电网侧的谐波干扰，改善电流波形。
（3）功率变换部分。
这一部分主要负责接收来自移相变的低压电，通过三相不控桥式整流电路的处理后，移相变的低压电会被转化为脉动的直流电，然后经过电容器组滤波调整成直流电压，被送往H桥式逆变电路中。
多个单元模块在串联叠加的情况下，高压交流电的输出将达到最高值。
为有效降低谐波干扰，一般会使用SPWM技术对各功率单元输出加以控制。
（4）控制部分。
控制部分的主要构成要素包括两方面，一是功率单元检测与保护控制，二是变频器系统的控制。
在功率单元检测与保护控制版块中，检测电路与旁通回路为不可或缺的重要组成部分，会对功率单元电流、电压等进行检测，发挥出过电压、欠电压等保护作用。
在变频器控制系统中，上位机、下位机、PLC模块为主要组成部分，控制单元是这一板块的核心，是经双DSP组成的数字信号处理控制系统。
在人机操作界面的辅助下，系统将会顺利接收到功率单元的状态信息，同时系统根据指令输出控制信号利用光纤传递给各单元。
2 大功率高压变频器的应用
选取一家生产机械产品的大型工厂为研究对象，该工厂每日生产过程中会产生大量粉尘，因此多使用除尘风机进行处理。
这些风机均为三相异步电动机，由于主要使用挡风板调节风门，所以容易形成挡风板两侧风压，导致电能浪费。
另外，该风机挡风板主要通过大力矩电动控制，非常容易发生故障。
考虑到高压电机的特点，大惯量风机启动过于频繁会严重影响到高压电机的使用寿命，所以在本次应用过程中，禁止随意开关高压电机。
也就是说，当电炉无需除尘机清除灰尘时，倘若使用传统方式，利用调节封板减小风量则会导致大量电能浪费在挡风板上。
使用高压变频器后，可按照风量需求，直接通过高压变频器调节功率，即可节约大量电能。
目前电厂电费每度0.5元计算，使用大功率高压变频器后，该除尘机每日节约电能：Qdatar，除尘机每日节约电费：0.5×3150=1575元。
经过节能改造，最终发现，自大功率高压变频器运行以来，在满足日常工作需求的前提下，有效节
约了电能耗损，延长了风机的使用寿命，提高了工厂的生产效益。
参考文献
[1]徐甫荣.国电四维超大功率高压变频器在高炉鼓风机应用成功[J].变频器世界，2013，（04）：7378.
[2]严伟.级联型高压变频器的设计与应用研究[D].长沙：湖南大学，2012.
[3]张利军，孙瑞平.超大功率高压变频器的应用研究[J].机械制造与自动化，2011，（02）：156158.。