变频改造技术方案（福建鸿山热电厂变频改造）
广东明阳龙源电力电子有限公司
2007年9月19日
变频改造技术方案
一、概述
变频调速技术是当代最先进的调速技术，它不仅能够为我们提供舒适的工艺条件，满足用户的使用要求，更重要的是这项技术应用在风机、泵类等具有平方转矩特性的负载时，可以节约大量的能量，最大节能率可以达到60％～75％。因此应用此项技术进行节能改造将会有非常明显的经济意义，同时它也具有优良的环境意义和优异的速度调节性能。
根据变频调速技术原理，变频调速设备用在电力、冶金、矿山、供水等行业将会大有前途，可以取代一些相对落后的调速方案，最大限度地提高企业的经济效益。
二、水泵配套电机技术参数及实际运行参数
表1：凝结泵配套电机主要技术参数
三、变频改造技术方案
对于变频改造项目来说，应从实际出发，根据系统的要求，全面考虑，综合比较。首先是必须保证变频调速装置的可靠、稳定运行。其次是节能降耗和技改投资的回收。再次是尽可能避免更换原有电机，减少系统的变动。最后，变频调速装置尽可能安装在现成的厂房、机房或控制室等建筑内，避免增加土建工程。
采用变频器对凝升泵进行控制的目的：改善工艺过程，提高控制性能，减轻水泵起停，延长设备的使用寿命，减少维修量。保持水泵出口阀门最大，通过改变变频器的输出频率（电机速度）来调节流量，以节约原来通过改变阀门
开度调节流量时浪费在阀门上的能源；通过变频器实现水位闭环控制，保持水位的恒定。
从改善工艺过程和控制性能，节能降耗、减小变频调速装置对电网污染的角度出发，根据现场的具体水泵负载情况，建议选用以下配置的变频器。
表2：系统所配置的变频器
1、变频改造一次接线原理图及配置
采用广东明阳龙源电力电子有限公司的高压大功率变频器进行改造后，电气系统一次原理示意图如下图1所示。6kV电源经变频装置进线刀闸QS2到高压变频装置，变频装置输出经出线刀闸QS3送至电动机；6kV电源还可经旁路刀闸QS1直接起动电动机。进线刀闸QS2和旁路刀闸QS3的作用是：一旦变频装置出现故障，即可马上手动断开进线刀闸QS2和出线刀闸QS3，将变频装置隔离。手动合旁路刀闸QS1，在工频电源下起动电机运行。旁路柜进出线刀闸QS2、QS3和旁路刀闸QS1之间装设机械闭锁装置，旁路柜系统满足“五防”联锁要求。
图1 变频改造方案示意图
主要配置为：
1)控制柜一台；
2)模块柜一台；
3)变压器柜一台；
4)旁路柜两台；
2、变频器外形尺寸及接口定义
根据风机技术参数，结合我公司产品技术特点，我公司提供的高压变频器的外形图如（附图一）所示。变频器与用户的接口定义如附件2－1和附件2－2所示
3、变频器安装要求
空间要求：
变频器需安装在室内，室内高度不小于4M，室内需作简单的防尘处理。
地基要求：
变频器的进出电缆为下进下出方式，所以需在变频器底部设置电缆沟。
接地要求：
变频器需要两个接地点，一个为柜体安全地，直接连接到变频器底座上。另外一个为控制电气地，需要与安全地分开，以保证变频器电气免受干扰，接到电阻均应≤4Ω。
4、变频器主要技术参数
我公司的MLVERT—D06/2800.A型高压变频器采用新型的IGBT功率器件，全数字化微机控制，可适配各种通用的三相异步电动机，主要技术参数如下：
表3：MLVERT—D06/2800.A变频器主要技术参数
5、MLVERT—D06系列变频器原理介绍
MLVERT-D06系列高压大功率变频器的原理结构如图2所示。电网送来的三相6KV交流电，经移相变压器，由其副边每相的6个二次线圈电压逐个移相10°，供电给6个功率单元(如图2所示)，三相共18个功率单元，形成Y联结结构。控制IGBT的通断，即可在A、B两点之间得到PWM波形，6个功率单元相叠加进行波形合成，可输出高压正弦波给感应电动机。
N
＋25
＋25
＋25
＋15
＋15
＋15
＋5
＋5
＋5
-5
-5
-5
-15
-15
-15
-25
-25
-25
集成一体式
变压器
图2 6kV单元串联式多电平中压变频器主电路结构图每个功率单元的额定电压为577V，相邻功率单元的输出联接起来，使得变频器的额定相电压为3462V，线电压为6kV。每个功率单元由一体化的移相变压器的副边线圈分别供电。为了降低输入谐波电流，移相变压器实行多重化设计，18套副边绕组，采用延边三角形联结，分为6个不同的相位组，互差10°电角度。
功率单元是一个三相输入单相输出的电压型变频器(如图3所示)，移相变压器副边输出的577V三相交流电经功率单元的三相二极管整流桥整流后，经滤波电容形成平直的直流电，再经由4个IGBT构成的H型单相逆变桥，实行PWM控制，在其输出端形成电压在577V以下可变、频率在50Hz以下可调的交流电，每个单元中有4种不同的开关组合，即V1和V4同时导通，则输出正的直流母线电压+U；V2和V3同时导通，则输出负的直流母线电压-U；V1和V3同时导通或V2和V4同时导通，输出电压为0。由此可见，4种不同的开关状态，输出了3种不同的电压，即+U、O和-U。在每个功率单元的PWM控制下，每相6个功率单元串联叠加，共有13种电平即O、±U、±2U、±3U、±4U、±5U、±6U。对应的线电压，则有21种电平。而一般的变频器，其输出电压的电平数只有2种或3种，因为输出电压的电平数越多，变频器的输出电压波形就越接近正弦波，这就使得该变频器的输出电压波形非常接近正弦波。这一优点是其它任何类型的变频器无法比拟的。
