摘要：本文介紹了微能超大功率變頻器在熱電廠上的節能改造，討論了微能超大功率變頻器的控制系統和功能要求及與采用“并機”結構的先進之處。 Abstract: In this paper, applications of WINNER Large Power inverter in energy save technical reconstruction for the Heat Power Plant . The control system and function requirements for WINNER Large Power inverter, and use shunt-wound machine configuration advanced way 關鍵詞：微能大功率變頻器 并機 節能改造 Key words: WINNER Large Power Inverter; shunt-wound machine; nergy save technical reconstruction 1、引言 在國內通用低壓（AC1000V以下）傳動市場上，多數變頻器生產廠家一般只生產315KW以下的機型，對于更大功率（355－1000KW）等級的電機，很多廠家都束手無策或者采用國外的產品，深圳微能科技公司針對市場上客戶的需求以及目前國內在這一領域上的空白，組織研發力量進行研發，于2005年底先后完成了560、630、710、800、1000kW 380V及660～690V的設計。公司于06年初提供了首臺380V 630kW變頻器在山東招遠某廠投入運行，最早投運的機器已運行兩年多，實踐證明現場運行穩定、可靠。這標志著微能科技公司在生產低壓超大功率變頻器技術方面達到了一個新的高度，也為國人在掌握這方面技術上做出有益的嘗試和突破。 2、變頻調速方案介紹 　　由于電機電壓，變頻器輸入電壓等級不同，　合理的電壓等級選用顯的至關重要，微能公司結合工程項目經驗和微能變頻器特性一般按如下原則選用經濟合理的方案即電動機變頻調速有如下三種方案： 　　1）、低——-低方案：AC380V,500KW以下電動機采用380V變頻器+低壓電動機方案。 　　2）、高—低——高方案：1000kW以內的高壓電動機采用，變壓器＋低壓變頻器+變壓器＋高壓電動機方案 　　3）、高——-高方案：1000KW以上優選高壓變頻器+高壓電動機方案。 但是在國內有著許許多多的負載特別是大功率的風機和水泵功率都在315KW以上，而電壓等級都是380－690V，國內變頻器廠家受到功率開關器件容量限制，單個變頻器的容量是十分有限的，使得國內超大功率變頻器的技術發展停止不前。 深圳微能科技公司經過研發和實踐，對于實現大容量的變頻器，同樣也可以采用并聯技術。通過多個變頻器并聯進行擴容，不僅可以充分利用新型IGBT開關器件的優勢，減少系統的體積，降低噪聲，還可以提高系統的動態響應速度，與此同時經比較高-低-高或高-高方案可節約一倍以上的成本投入。 3、變頻器并機的原理 所謂“并機”就是用二臺小功率變頻器共同驅動一臺大功率電機,但是交流變頻器間的并聯運行遠比直流電源并聯運行復雜，由于是逆變頻率輸出，必須要解決以下問題： 1）兩臺或多臺投入并聯運行時，相互間及系統的頻率、相位、幅度必須達到一致或小于容許誤差時才能投入，否則會引起系統不穩定或各逆變單元間產生環流； 2）并聯工作過程中，各臺變頻器輸出必須保持一致，否則，頻率微弱差異的積累將造成系統輸出幅度的周期性變化和波形畸變，相位不同使輸出幅度不穩； 3）均流要求高，均流包括有功和無功均流，即功率的平均分配包括有功功率和無功功率的平均分配； 4）故障保護除單臺變頻器故障保護外，當均流或同步異常時，要將相應有故障的變頻器切除，確保系統的穩定。 解決上述問題的關鍵是解決均流問題，鑒于此，采用有功和無功并聯控制方式，目前生產之機器均流水平均很理想，每臺機器電流不均衡部分均限制在±1%額定電流范圍內。微能公司集電力電子運用于電機驅動控制的專業技術，采用先進的SVPWM優化調制方法，將光電隔離/傳輸技術運用于變頻器的控制與驅動。結合先進的電力電子器件，微能“并機”結構超大功率變頻器具有技術先進、性能穩定、體積小、價位低的特點 4、實際運用 我們通過在福建某熱電廠鍋爐引風機上的實際改造來說明： 電廠鍋爐行業中，已大量對風機、水泵類進行變頻改造，并取得了顯著的節能效果。但其進行節能改造的低壓設備大部分是315KW以下，而這次微能公司改造的是690V,560KW的交流電機。 1）并機方案 在該改造項目中，針對引風機驅動電機功率較大，使用微能公司最新研發的“并機”機型（就是用二臺小功率變頻器共同驅動一臺大功率電機），其具有以下優勢： ■不需要進行單獨的結構設計； ■可以大幅提高交期速度； ■對品質的容易控制； ■較高的性價比； 并機方案示意圖如下所示： 具有如下特點 1）共用一個控制鍵盤和控制主板保證系統的頻率、相位、幅度達到一致。 2）共用輸入與輸出合成電抗器，保證兩臺變頻器輸出功率平衡。 3） 共用直流母線，實現有功和無功的并聯，解決均流問題 4）每個并聯運行的變頻器采用全數字化控制，易于在變頻器之間更好地進行均流控制和通信，或者在變頻器模塊中實現復雜的均流控制算法，從而實現高可靠性、高冗余度的逆變單元并聯運行系統； 微能變頻適合中國國情，具有以下產品特點 1）±20%電壓波動設計，適用中國大型工礦企業電網狀況； 2）SVPWM優化調制技術，配合專業的波型處理電路，降低整機熱損耗1/3以上，提高產品穩定性及壽命； 3）光電隔離技術運用在變頻器控制與驅動電路中，以達到精確信號采集與控制，異常現象保護靈敏、準確； 4）多種負載運行控制及保護，如過流、過壓、過載、欠壓、缺相、短路等； 5）靈活的控制方式，如RS-485控制、PI調節、多段速度、程序控制、比例聯動，控制端子 與模擬信號端子可自由編程設定，方便組成多種控制系統； 微能變頻器采用國際領先的矢量控制，具有以下性能特點： ■具有矢量控制、V/F控制切換功能，可按使用要求在V/F控制、V/F帶PG、無速度傳感器矢量控制、矢量控制帶PG的四種模式中任選 ■具有電機參數自辨識功能，負載適應能力強 ■開環低速高額定轉矩輸出，速度控制可達100：1 ■閉環零速亦可進行全轉矩控制，控制范圍可達1000：1 ■先進的電機自動調諧功能，可使電機工作在最佳狀態 ■節能控制功能可使電機高效運行。配合PID調節器可實現完全的自動化運行 ■滑差補償功能可使電機穩定運行 ■內置自動轉矩補償功能，有/無PG均可獲得超強的啟動轉矩 ■使用速度反饋進行速度控制，可使電機高精度穩定運行 ■使用力矩控制功能，可使電機恒力矩運行 ■具有故障自動復位功能，可在非實質性故障狀態下連續運行 ■大屏幕LCD顯示，界面友好，多種參數可在線調整且具有參數拷貝功能，使用方便 ■對電網污染小，可高功率運行　　 5、投資成本與回報比較 我們已電廠560KW做投資成本分析，在通常設計中風門依然保留，以及電纜等成本不列入比較之中，以下成本分析旨在比較各方案的差異性。 優點：平均節能30%以上，電機軟啟動對電網無沖擊，可靠性高，免維護，調速特性優良，機械振動小和磨損較少，保護功能完善，自動化程度高，容易實現自動調節控制和計算機通訊。 缺點：產生一定的諧波電流，對電網和周遍設備有干擾。 以每年運行5000小時來算，節能計算/年：500KW×5000h×30%×0.4=336000元（RMB） 比較以上三種方案可見，從電廠工藝狀況和投資回報率角度考慮，投入成本半年即可收回。低壓變頻方案是最經濟可靠的。 6、結束語 國家節能部門經過實施電機設備節能減排工作，企業收效明顯，相關負責人說：“大功率和超大功率變頻器的市場前景日益被業內看好。變頻調速的典型應用是以節能為目的的風機調速、泵類調速。而經過對使用變頻器的專業技術人員和管理人員的訪談得知，目前我國大功率和超大功率變頻器的主導品牌是西門子、ABB和三菱。微能自前年公司推出“并機”機型以來，一直受到市場矚目，中、大機型的出貨量持續增長，微能變頻器將領導國產大功率和超大功率變頻器新一輪競爭的開始 。 參考文獻： 1.《WIN-9GV 使用說明書》