浅谈高压变频应用方面问题

摘要：通过近几年的发展，高压变频调速技术已经日趋成熟，已经开始在各个领域广泛应用，一些企业中原有大量的风机、水泵等设备一直在工频状态下运行，需要利用闸阀控制风量、流量，这样就损失了大量的能量，而改为变频调速后，通过改变电机的转速（也就是改变了电机的输出功率）来调节风量、流量，减少阻力消耗，从而实现节能的目的。

关键字：高压变频应用

Pick to: in recent years through the development, high voltage frequency conversion speed regulation technology has matured, has been widely used in various fields, some enterprises in China have a large fan, pump and other equipment have been in the frequency condition, need to use the valve controls the flow of air, flow, such as loss of a large amount of energy, instead of variable frequency speed regulation, by changing the rotational speed of the motor ( also is changing the motor output power ) to regulate the air volume, flow rate, reduce the resistance consumption, thus achieving the purpose of energy saving.

Keywords: high voltage frequency conversion, application

中图分类号：TN830.2 文献标识码：A文章编号：

一、变频调速技术的原理

交流变频调速技术是微机技术、电力电子技术和电机传动技术的综合应用，是强弱电混合、机电一体的综合性技术。其实质是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，其基本原理是通过整流桥将工频交流电压变为直流电压，再由逆变器转换为频率、电压可调的交流电压作为交流电机的驱动电源，使电动机获得无级调速所需的电压和电流，是一种无附加转差损耗的高效调速方式之一。变频调速技术之所以在能源危机中应运而生，就是因为它能根据电机负载的变化实现自动、平滑的增速、减速，从而大幅度提高工作效率。

从理论上我们可知，电机的转速 n与供电频率 f 有以下关系：

n=（1-s）其中：f――电源频率； p――电机极对数

由公式可知，转速n与频率f成正比，如果不改变电动机的极数，只要改变频率 f 即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围就非常宽。变频调速技术就是这样通过改变电动机的供电电源频率，从而实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。

二、国产高压变频装置的发展现状和技术特点

近年来，国产高压变频器取得了突飞猛进的发展，以利德华福、东方日立、智光电气为代表的企业，生产的高压变频器可靠性高、性能优越、操作简便，受到广大用户的信赖。目前，以矢量控制技术代表高压变频器最高端技术，大大提高了变频器的控制性能。矢量控制在国外多称为磁场定向控制，其核心思想是，以电机磁场为坐标轴基准方向，通过坐标变换的方法，实现对电机转矩和磁通的解耦控制。国产高压变频器的电压等级为3KV、6KV和10KV，功率最高可达7500KW，国外产品也很少有类似大功率的业绩，尤其在2000KW以上国产品牌与跨国公司展开竞争是有优势的。

国产的高压变频设备主回路一般采用SCP技术，实现抗输出短路；采用STT技术，STT，就是一套控制发动机启动和停止的节油系统的技术，对雷电干扰造成装置保护停机后，干扰消失装置能够自动重启；高压掉电，故障恢复后能够自动重启；采用智能化控制，专用双DSP控制技术，摒弃工控机系统数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。数字信号处理是一种通过使用数学技巧执行转换或提取信息，来处理现实信号的方法，这些信号由数字序列表示。在过去的二十多年时间里，数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用。安装灵活，形式多样，可户外和户内安装。

三、高压变频器的应用领域

高压变频器产品的应用涉及到我国国民经济的许多领域 主要应用领域有电力 建材和冶金等行业。

1、电力行业

我国发电能力居世界第二 仅次于美国，2007年电力行业面临较好的发展环境，一方面宏观经济继续快速增长带动电力需求较快增长；另一方面，在国家产业政策的引导下，电力市场化改革和行业发展方向进一步明确，电力监管能力逐步增强。但不利因素也非常突出，电煤价格的持续上扬，增大了电力行业的成本压力，成为影响电力企业盈利能力的重要因素。

电力行业是高压变频器产品重要的应用领域，其中以风机水泵类负载为主 用于燃煤锅炉的风机、水泵等装置。应用变频器可以根据发电系统所需输出负荷的变化等情况实时调节电动机的功率输出，最终达到节约能源、提高系统运行效率的目的，对火电厂的节能、降耗以及安全稳定运行有着重要意义。

2、冶金行业

高压变频器在钢铁行业的应用主要是炼钢的水循环系统、各种轧机和燃料输送装置等。由于产业结构的不合理，一些低端产品的产能过剩，而高附加值产品的生产能力弱，故而，今后发展方向将从产能的扩张转移到产业结构的调整。

冶金行业在经历了一段时期的快速增长后，在政策的影响下未来几年增速将放慢。根据我国相关政策，钢铁产业发展将向控制总量增长、推动技术升级和产业布局、产品结构调整转变；新增生产能力将与淘汰落后生产能力相结合。投资的放缓将影响冶金行业变频器市场容量的进一步扩大。

某钢厂转炉除尘风机1600KW/10KV采用高压变频器，由于转炉周期性间断吹氧，为满足节能和环保要求，风机在整个炼钢工作周期内采用高压变频器进行调速变速运行，吹氧时高速运行，不吹氧时低速运行，节能35%以上，大大的降低了吨钢电耗。电机实行了真正的软启动、软停运，变频器提供给电机的无谐波干扰的正弦波电流，降低了电机的故障次数。变频器自身保护功能完善，大大加强了对电机的保护。

四、高压变频设备的发展趋势

1、功率单元串联多电平技术依然是市场的主流。目前，采用功率单元串联多电平技术的高压变频器国内市场份额已经超过三分之二，包括利德华福、东方日立、山东风光等高压变频器生产厂商采用的都是这种技术。

2、向大功率方向发展。大功率变频器市场份额前些年基本掌握在国外厂商手中，随着国内企业技术水平的提高，国产变频器产品的功率也随之逐步提高。

3、随着高压变频技术的成熟，将大幅拓展工艺控制对于变频调速的需求。如应用于轧钢机、矿井提升机、电气机车牵引系统等工业领域和高端军事领域等，进一步拓展了高压变频调速技术的应用领域。

五、应用高压变频器的好处

由于能源紧张及生产工艺等各方面的要求，高压变频已成为大型生产企业节能工作的必由之路。国产高压变频器由于更适合中国市场及用户特点，已被越来越多的人所认识、所接受、所欢迎。高压变频装置的应用，不仅节能，而且可提高风机、水泵的运行效率、减少挡板、阀门的维护量、减少无功，可实现电机的软启动。

据统计，占工业用电70%的各种风机、泵类负载，全国约4700万台，总功率约1.3亿千瓦，此类负载工况变化较大，如采用变频技术实现变速运行节能效果明显。以平均节电20%计算，对全国来说，年节电500亿度，同时，可相应减少2000万吨发电用煤、50万吨SO2 和1200万吨CO2 的排放。

六、结语

我国能源剩余开采量不及世界平均水平的1/10,而且能源需求急剧增长，我国单位产值能耗是日本的11.5 倍，是法国和德国的7.7倍，是美国的4倍，可见我国生产效率非常低，环境保护形势严峻。随着工业技术的不断发展，高压变频器的综合性能将更加完善，在各行业领域也将得到更加广泛的应用。

参考文献：

[1]韩安荣.通用变频器及其应用技术[m].北京:机械工业出版社.2000.

[2]胡崇岳.现代交流调速系统[M].北京.机械工业出版社.1998