摘 要 ：本文介紹了新一代高壓變頻器的原理和技術特點，以及在國電雙鴨山電廠灰漿泵變頻改造的技術方案、應用情況和節(jié)能情況。 

　　1 引言 

　　采用新型高壓大功率電力電子器件、直接“高-高”方式的高壓變頻器，具有體積小、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠等特點。變頻器裝置采用不可控24脈沖移相整流和全控器件進行開關調(diào)制，具有很高的輸入側(cè)功率因數(shù)、優(yōu)良的調(diào)速性能和轉(zhuǎn)矩控制性能。高壓變頻器通過改變電動機運行頻率，在很寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)進行高效率的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，可以取得很好的節(jié)電效果，在風機和水泵的節(jié)能改造上已經(jīng)得到廣泛驗證。 

　　國電雙鴨山發(fā)電廠3、4號機為210MW火電機組，和 3、4號機組配備有6臺6kV/570kW灰漿泵電機，電機型號JS512-8，額定電流69A，額定轉(zhuǎn)速730r/min。其中，6#灰漿泵是二級泵，和5#灰漿泵配合使用。在安裝變頻器之前，6#灰漿泵是根據(jù)前池液面的高度決定啟、停電機。這樣就存在兩方面問題:一方面為了適應生產(chǎn)工藝要求，需要每天根據(jù)前池液位和沖灰管的需要不斷切換、啟停電機，前池液位高度得不到很好控制，而且頻繁工頻啟動電機對電機造成很大沖擊; 另一方面存在節(jié)流損失，造成電能的浪費。為了進一步優(yōu)化灰漿泵運行工況，節(jié)省電能，所以對6#灰漿泵電機進行高壓變頻改造。 

　　6#灰漿泵電機在高壓變頻器改造之后，通過調(diào)整6#灰漿泵變頻器的運行頻率（電機轉(zhuǎn)速）來調(diào)整前池液面的高度，這樣5#灰漿泵可以一直在最佳效率下工頻運行，從而減少了操作6#灰漿泵開關的分合次數(shù)，減小了電機工頻啟動造成的沖擊，進一步優(yōu)化了生產(chǎn)工藝，并且節(jié)省了電能。 

　　2 灰漿泵運行工藝和變頻改造技術方案 

　　2.1 6#灰漿泵運行情況及變頻改造技術方案 

　　（1）在灰漿泵運行現(xiàn)場，變頻器到電機之間的高壓電纜經(jīng)常發(fā)生單相對地放電或單相直接接地的情況。在這種情況下，要保證不能損壞變頻器，并且變頻器要能發(fā)出報警停機信號以便現(xiàn)場人員及時處理。因此，要求變頻器輸出能承受單相接地的能力，相應變頻器的輸出濾波器電容中性點不能直接接地，而是需要通過電容接地。 
　　（2） 由于6#灰漿泵屬于二級泵，所以在啟動6#灰漿泵變頻器運行之前，5#一級灰漿泵通常已經(jīng)在運行，將會推動6#灰漿泵電機運轉(zhuǎn)，變頻器相當于飛車啟動。所以變頻器啟動時需實時檢測電機運行頻率，根據(jù)該運行頻率帶動電機啟動。 
　　（3） 6#灰漿泵變頻運行要求能對前池液位高度閉環(huán)控制，自動調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速。 
　　（4） 由于灰漿泵運行時，在前池液位很低的時候有可能造成負荷過大甚至堵轉(zhuǎn)的情況，因此要求變頻器有過載能力以及過流保護措施。 

　　綜合上述因素，從目前國內(nèi)、外主要的兩種高壓變頻器拓撲結(jié)構(gòu)中，選擇基于IGCT的三電平中性點箝位的拓撲結(jié)構(gòu)。三電平拓撲結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點:開關功率器件數(shù)少、IGCT開關電流大、過流能力強、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、適合負載沖擊較大的應用場合。 

　　在控制方面，灰漿泵前池液位設置壓力式水位傳感器，將測量得到水位高度信號，變換為4～20mA標準信號，由電流環(huán)接口送給變頻器; 變頻器計算出當前水位與控制水位之間的偏差，通過變頻器內(nèi)置的數(shù)字PID調(diào)節(jié)器改變變頻器的輸出頻率，調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速，進而控制灰漿泵前池液位的高度。 

　　2.2 三電平中點箝位電路原理結(jié)構(gòu)圖 

　　基于IGCT的三電平中性點箝位的高壓變頻器結(jié)構(gòu)簡單，主體由整流器、逆變器和濾波器組成。如圖1所示，整流器采用24脈沖不控整流，由移相15°的24脈波移相整流變壓器和四重三相整流橋構(gòu)成，這樣可以滿足對輸入端的電流諧波要求。直流環(huán)節(jié)由共模電抗、IGCT保護及充電限流電阻和直流電容（C1、C2）構(gòu)成。  

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