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摘要：本文介紹了新風光電子科技股份有限公司一臺高壓變頻器（型號為JD-BP38-4000F），在山東某鋼鐵廠循環風機負載的應用情況。高壓變頻器的現場應用表明，高壓變頻器對于循環風機具有很好的節能環保、穩定系統效果。

1引言

    隨著高壓變頻技術的不斷成熟，高壓變頻器在各個領域得到了廣泛應用。高壓變頻器的巨大節能潛力和優良的調速性能，使得它具有強勁的發展動力和廣闊的市場空間。

    目前,高壓變頻技術已經成為冶金領域的有效節能途徑，對于大容量電力傳動系統，尤其是大容量風機系統進行高壓變頻改造已成為必然趨勢，它為使用大功率傳動裝備的企業和行業帶來了很大的節能效益。此外，對于變頻改造后的系統穩定性也有更高的要求，是安全生產得到保障。

2冶金行業風機系統現狀分析

    目前我國冶金行業中除少量采用液力耦合器及雙速電機外，其它風機基本上都采用定速驅動。這種定速驅動的風機采用入口風門，都存在嚴重的節流損耗。尤其在機組變負荷運行時，由于風機的運行頻率高，損耗大，使運行效率降低。

    風機的流量與電機轉速成正比，壓力與轉速的平方成正比，而功率與轉速的立方成正比。現有調節流量的方法不改變電機的轉速，因此電機消耗的功率不變，想要調整風量，就必須調整風門，這樣就會使一部分能量損耗在風門上，導致能源浪費。若使用高壓變頻器對電機進行調速，達到用戶期望的流量，此時風門全開，則可以節約大量電能。

3現場分析及變頻器配置方案

    山東某鋼鐵廠循環風機應用在鍋爐煙風系統，鍋爐進氣端為高溫氣體，出氣端為低溫氣體，低溫氣體又經過加壓升溫，變為高溫氣體進入鍋爐，整個系統需要循環風機的應用。整個循環風機系統圖如圖1所示。

圖1循環風機系統圖

    現場工頻運行時，存在電機啟動過程中電流沖擊大，系統不穩定，電能浪費的問題，針對這些問題，進行變頻改造，通過現場電機參數進行匹配變頻器。

    山東某鋼鐵廠循環風機現場電機參數如下表1所示。

表 1 某鋼鐵廠循環風機現場電機參數表

    山東某鋼鐵廠循環風機現場電機系統圖如圖2所示。

圖2現場電機系統

    考慮到成本和現場工況，本項目變頻改造方案是選用新風光電子科技股份有限公司生產的風光牌JD-BP38-4000F高壓變頻器(4000kW/10kV）對現場除循環風機進行改造，高壓變頻器技術參數如表2所示。

表 2 高壓變頻器技術參數

4 新風光高壓變頻器基本原理介紹

    電網電壓輸入連接到高壓變頻器的移相變壓器上，移相變壓器將電壓轉換為獨立的三相690V電壓，給每個功率單元供電。移相變壓器的作用：第一是將高壓降低為低壓，給每個功率單元供電；第二是給每個功率單元提供獨立的電源，可以使單元進行級聯，第三是移相變壓器采用延邊三角形結構，使單元的輸入電壓進行移相，減小了對電網的諧波無污染，為真正的完美無諧波。單元級聯通過載波移相技術可以使輸出電壓諧波變小。完善的控制系統，主控系統采用高速DSP為控制核心，控制算法完全數字化，主控箱與功率單元采用高速光纖通訊。整機原理如圖3所示。

圖3高壓變頻器系統原理圖

5新風光高壓變頻器主要技術特點

5.1振蕩抑制技術

    電機輕載或者空載的時候會出現局部不穩定現象，這時電流幅值波動很大，電流的振蕩有可能會導致系統因為過流或過壓而觸發保護【1】。我公司采用優越的電流振蕩抑制算法，有效地抑制電流的振蕩，保證系統穩定可靠的工作。下圖4為循環風機現場試驗振蕩抑制效果對比。

圖4（a）無振蕩抑制

圖4（b）加振蕩抑制

5.2單元級聯技術

    單元級聯如圖5所示，由于每個單元的輸出電壓是相互獨立的，單元的輸出可以級聯在一起，單元的控制信號是通過光纖與主控系統通訊，主控將PWM波信號通過下行通訊光纖傳遞給每個功率單元，每個功率單元通過相應的單元的保護動作通過上行通訊光纖上傳給主控系統。主控產生的PWM信號為載波移相后的PWM信號，單元級聯后輸出的電壓諧波很小。

圖5單元級聯示意圖

5.3強大的電網適應性

    在用戶主電源瞬時停電、瞬時跌落、廠用電網切換時，變頻器應能保證在限定時間內電網恢復后能夠自動正常運行。此功能極大的提高了用戶的使用性，提高了系統的適應性，從而提高系統在運行中的穩定性。

圖6主電源瞬時跌落

6改造效果

    根據變頻器的運行記錄，統計風機的運行狀態，得到正常投產運行時頻率多數為40Hz。

    觀察變頻器輸入側運行情況（電壓10.2kV，運行電流120.7A,功率因數0.96）可知使用變頻器功率：P1=10.2×120.7×1.732×0.96＝2047kW

    根據現場情況（電壓10.2kV，運行電流222A,功率因數0.909）可知原來工頻消耗功率：

    P3=10.2×222×1.732×0.9＝3529kW,

    這樣節電功率為P4=P3-P1=3529-2047=1482kW,

    但變頻器運行,系統總損耗約為4%（含變壓器）,這樣損耗為:P5=2047×4％＝81.9kW,

    這樣變頻器實際節能為:P6=1482-81.9=1400.1kW,

    在這種工況下的節電率約為:1400.1/3529×100％=39.6%。

    則使用高壓變頻器后，對于循環風機系統一年所節約的電費為（電價按0.45元計算，整個系統按照一年運行300天計算）：

    1400.1*24*300*0.45＝4536324元=453.6324萬元。

7結束語

    山東某鋼廠循環風機現場設備改造達到了預期目的。循環風機系統的投入使用真正實現節能環保,不僅為企業帶來利益，更是響應了國家節能減排及保護環境的號召。整個循環風機系統實現軟啟動,系統穩定性，安全性得到提高。