大容量中壓變頻調(diào)速裝置在英那河水源泵站中的應(yīng)用

1、文章來源 畢業(yè)論文網(wǎng) 大容量中壓變頻調(diào)速裝置在英那河水源泵站中的應(yīng)用文章來源 畢業(yè)論文網(wǎng) 1  引言英那河水源泵站位于莊河市的英那河水庫下游400m處，在大連市的東北部，距市中心180km。英那河泵站是大連市引英入連供水應(yīng)急工程的頭部工程，通過水泵加壓經(jīng)109.18km的dn1800鋼管輸水至洼子店受水池，以解決大連市城市居民生活及用水緊張的局面。泵站揚程h=109.45m，水庫最低水位為60m，水庫多年平均水位為73.80m，正常高水位為79.10m。水庫水位高差為13.80m,為了充分利用水庫位能，以降低運轉(zhuǎn)費用，達到節(jié)約能源的目的，確定英那河水源泵站水泵采用變頻調(diào)速設(shè)備。泵站分

2、兩期建設(shè)，一期供水規(guī)模33 萬噸/日，水泵3臺，2 用1備，2臺工作泵配套電機功率為2750kw，采用變頻調(diào)速裝置;備用泵配套電機功率為2800kw，不調(diào)速;系統(tǒng)額定電壓為10kv。二期供水規(guī)模25萬噸/日，再上2臺泵，配套電機功率為2750kw，2臺都采用變頻調(diào)速裝置。2  幾個知名公司變頻器的性能比較變頻調(diào)速裝置根據(jù)輸出電壓的調(diào)節(jié)方法分為2種:(1) 改變脈沖寬度比例的調(diào)節(jié)方法，稱為pwm脈寬調(diào)制方法(2) 改變輸出電壓幅值的調(diào)節(jié)方法，稱為pam脈沖幅值調(diào)制方法最近10幾年來，隨著高電壓、大容量全控型器件的發(fā)展，在水泵類的調(diào)速應(yīng)用上脈寬調(diào)制方法的變頻調(diào)速裝置已基本上占據(jù)了主導(dǎo)地位

3、。所以，只對采用pwm脈寬調(diào)制方法的變頻調(diào)速裝置進行了調(diào)研，也向一些專家進行了咨詢。調(diào)研的對象主要是針對幾個在中國上銷售的知名公司和有特色的公司。筆者根據(jù)、研究和應(yīng)用實踐，對其產(chǎn)品的性能及應(yīng)用作出了比較。2.1 siemens公司的高壓igbt三電平大容量變頻器(simovert mv)simovert mv電壓源型系列變頻器采用了基于電壓空間矢量調(diào)制原理的三電平技術(shù)，高性能矢量控制(vc)技術(shù)以及全數(shù)字無速度傳感器控制技術(shù)。變頻器的整流部分是由2個功率相同的三相整流橋系統(tǒng)組成，形成12脈沖，從而保證網(wǎng)側(cè)電源反饋諧波較小，并使電機受到較小的沖擊。變頻器的逆變部分是由igbt和鉗位二極管形成的三

4、電平的電壓源逆變器。原理接線見圖1。圖1 simovert mv型高壓變頻器的主電路圖主要技術(shù)特點為:輸入側(cè)設(shè)置變頻傳動變壓器，三卷變壓器二次側(cè)分別采用/y接線，等效12脈沖整流使得電源輸入側(cè)諧波大為降低，在逆變器側(cè)采用了大功率半導(dǎo)體全控器件高壓igbt，逆變器采用三電平pwm控制。變頻傳動變壓器與變頻器柜是分體的，功率元件是hv-igbt，輸出頻率范圍是0150hz。冷卻方式:風冷水冷可任選。不足之處:輸出電壓特性具有低諧波分量，當與siemens生產(chǎn)的電機配套使用時，可直接應(yīng)用，在選用其他廠商生產(chǎn)的電機時，需要一個輸出濾波電抗器。igbt具有快速的開關(guān)性能，但在高壓變頻中其導(dǎo)通損耗大，變頻

5、裝置的發(fā)熱是個不能輕視的問題，大容量的變頻裝置應(yīng)采取強排風措施。 2.2 robicon公司采用低壓igbt的多重式、多級串聯(lián)高壓變頻器主要原理是利用輸入隔離變壓器得到多組低壓工頻電壓，采用多級低壓小功率igbt的pwm變頻單元，分別進行整流、濾波和逆變，串聯(lián)疊加得到高壓三相變頻輸出。羅賓康采用功率單元串接的新型結(jié)構(gòu)方式,將幾個低壓的pwm功率單元串接組成中、高壓變頻器，較好的解決了一般6脈沖或12脈沖變頻器不可避免的諧波干擾問題，這樣無需額外加裝消諧濾波裝置，同時也可選用國產(chǎn)普通電機，這樣將提高性能價格比。原理接線見圖2。主要技術(shù)特點為:電源側(cè)諧波非常小，對電網(wǎng)污染很小，由于采用了

6、多重化的脈寬調(diào)制技術(shù)，輸出諧波更小，幾乎可認為是正弦波，稱作完美無諧波，不用考慮因諧波引起的轉(zhuǎn)矩脈動及電機發(fā)熱、噪音問題。采用多重化的技術(shù)，使用功率元件的數(shù)量大為增加。功率單元可選擇旁路，可讓用戶在一個功率單元故障的情況下繼續(xù)運行變頻，無需馬上停機。輸入隔離變壓器(干式變壓器)與變頻器的功率單元柜可并柜，功率元件是lv-igbt，功率元件的電壓等級是690v。輸出頻率范圍是0150hz。不足之處:使用的功率單元及功率器件數(shù)量相比比較多，可能故障的環(huán)節(jié)就相對的多一些，可靠性比使用功率元件的數(shù)量少的差，如果處理不及時，易造成功率元件“雪崩”似的故障。采用風冷時，噪聲比較大。對電機絕緣沒有特殊要求，

7、可適用于任何電機，而不用配置輸出濾波電抗器。圖2 robicon  公司高壓變頻器的主電路圖2.3 北京利德華福公司采用低壓igbt的單元串聯(lián)多電平高壓變頻調(diào)速器(harsvert)原理與robicon基本相同。該公司是依托清華大學國家重點實驗室的一流技術(shù)基礎(chǔ)進行開發(fā)、研究、生產(chǎn)變頻器的。主要技術(shù)特點:與robicon基本相同，二者電路結(jié)構(gòu)大同小異。只是他們采用的igbt功率元件的耐壓不同，所用的逆變器數(shù)量也不同。適配電機額定電壓可達10kv。目前，生產(chǎn)輸出電壓為10kv的變頻裝置的公司比較少，因國外3kv電壓等級用的較多，他們可能不太注重開發(fā)10kv的變頻裝置。不足之處:使用功率元

8、件的數(shù)量相比稍多，可能故障的環(huán)節(jié)就相對的多一些。采用風冷時，噪聲比較大。igbt具有快速的開關(guān)性能，但在高壓變頻中其導(dǎo)電損耗高，變頻裝置的發(fā)熱是個不能輕視的問題。因其為國內(nèi)公司研究開發(fā)的，應(yīng)用時間不長，運行經(jīng)驗較少。尤其是適配電機功率達到2750kw的大容量高壓變頻器。與國外同容量的變頻裝置相比價格占有優(yōu)勢。對電機沒有特殊要求，可適用于任何電機，而不用配置輸出濾波電抗器。可直接適用于舊設(shè)備的改造，無須輸出濾波器就可使輸出電纜長度很長。對于原有10kv電機的，如果還利用原電機，則用harsvert的變頻器比較合適。如果用其他的變頻器，要配升壓變壓器將6kv升到10kv。2.4 abb公司采用ig

9、ct的三電平大容量變頻器(acs1000)igct(integrated gate commutated thyristor)是90年代在晶體管技術(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合了gto和igbt技術(shù)開發(fā)的大功率新型器件，與igbt相比，它開關(guān)快速，開通能力強、存儲時間短、開關(guān)導(dǎo)電損耗較低。為減小引線電感，其管芯必須與門驅(qū)動電路集成安裝、整體更換。igct由于其導(dǎo)通壓降低，損耗低，比igbt更適合于高電壓、大容量使用。目前使用的igct元件電壓等級最大做到4.5kv，接線原理與siemens的高壓igbt三電平大容量變頻器(simovert mv)基本相同，只是采用的元件不同，不需要元件串、并聯(lián)。igct器件耐壓等級提高以后，它將是構(gòu)成大功率和超大功率高壓變頻器的優(yōu)選功率器件。主要技術(shù)特點為:輸入側(cè)設(shè)置變頻傳動變壓器，三卷變壓器二次側(cè)分別采用y、接法，等效12脈沖整流使