拓展串聯(lián)疊加高壓變頻器應(yīng)用領(lǐng)域的研究

　　1 引言

　　眾所周知，高壓大功率風(fēng)機(jī)、水泵采用變頻調(diào)速的方法，在方便的調(diào)整工況的同時，還可以收到顯著的節(jié)能效果，其直接經(jīng)濟(jì)效益很明顯，宏觀經(jīng)濟(jì)效益及社會效益則更加巨大。可以預(yù)計，在當(dāng)前國家大力倡導(dǎo)建設(shè)節(jié)約型社會、實現(xiàn)和諧發(fā)展的形勢下，高壓大功率變頻調(diào)速新技術(shù)的發(fā)展將成為我國節(jié)電事業(yè)的重要方向之一。據(jù)統(tǒng)計，我國每年高壓電機(jī)用電量估計在3600~4200億kwmiddot;h，這個數(shù)字還在隨著經(jīng)濟(jì)的增長而不斷的增加。

　　2 ts-hvaf1.5型、ts-hvaf1.5r型高壓變頻器的研發(fā)背景

　　目前國內(nèi)外在高壓變頻調(diào)速和節(jié)能技術(shù)方面，已經(jīng)有了一些解決的辦法，但是都不十分理想，國外的早期產(chǎn)品充斥中國市場，這些設(shè)備對使用環(huán)境要求高，使用壽命有限、設(shè)備復(fù)雜、穩(wěn)定性和可靠性比較差、不便于維修和運(yùn)輸，在高溫、高濕、高腐蝕性氣體、高粉塵、防爆等環(huán)境中不能安全使用。

　　事實上高壓變頻器的應(yīng)用領(lǐng)域遍及工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的各行各業(yè)，但是由于應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜，而傳統(tǒng)的高壓變頻器由于上面所述的種種缺陷，不能完全滿足用戶的需要，限制了高壓變頻器的推廣和應(yīng)用。

　　繼我國的北京先行新機(jī)電技術(shù)有限責(zé)任公司成功研制出“串聯(lián)疊加”原理的高壓變頻器后，山東點(diǎn)石節(jié)能科技開發(fā)有限公司在引進(jìn)吸收的基礎(chǔ)上，自主開發(fā)研制成功了ts-hvaf1.5型和ts-hvaf1.5r型“串聯(lián)疊加”高壓變頻器，實現(xiàn)了高壓變頻器產(chǎn)品的重大技術(shù)突破，解決了傳統(tǒng)觀念高壓變頻器存在的重大難題。

　　3 ts-hvaf1.5型和ts-hvaf1.5r型高壓變頻器實現(xiàn)的重大技術(shù)突破

　　3.1 減少了對使用環(huán)境的限制

　　高壓大功率機(jī)電設(shè)備的電流大，溫升較高，必須對功率元器件進(jìn)行良好的通風(fēng)散熱，但通風(fēng)和防塵又是一對很難解決的矛盾，所以傳統(tǒng)的高壓變頻器在高粉塵、高濕度、高氣溫及腐蝕性氣體的環(huán)境中不能安全的使用。ts-hvaf1.5r型高壓變頻器，采用了全密閉內(nèi)置熱交換器的技術(shù)，不與外界環(huán)境直接進(jìn)行空氣交流，徹底克服了傳統(tǒng)高壓變頻器的缺陷，極大的拓展了高壓變頻器的應(yīng)用領(lǐng)域。由于ts-hvaf1.5型高壓變頻器功率單元柜的體積不足3m3，所以，雖然為了安全運(yùn)行設(shè)計了由６臺工業(yè)空調(diào)機(jī)組成的中央空調(diào)，事實上中央空調(diào)的長期運(yùn)行耗電功率只有２kw左右。

　　3.2 更加純凈的電能輸出以及對電網(wǎng)無污染

　　ts-hvaf1.5型串聯(lián)疊加高壓變頻器用脈動直流疊加原理（最高頻率50hz）代替了傳統(tǒng)的pwm（一般有4khz左右的基頻）技術(shù)，輸出的線電壓波形和電流波形都是很好的正弦波，不僅大大減少了輸出的諧波以及對電網(wǎng)的污染，更主要的是大大延長了開關(guān)器件（igbt）的使用壽命。

　　3.3 抗干擾能力大大提高

　　在ts-hvaf1.5型高壓變頻器的中央控制系統(tǒng)中用大規(guī)模集成電路取代了傳統(tǒng)的高壓變頻器中的單片機(jī)，實現(xiàn)了“軟件問題硬件處理”，極大的提高了抗干擾能力，再也不會出現(xiàn)程序紊亂、死機(jī)等現(xiàn)象，使設(shè)備的運(yùn)行更加安全、穩(wěn)定和可靠。

　　3.4 運(yùn)行更加安全、可靠

　　由于控制程序的更加簡單和可靠，使得ts-hvaf1.5型和ts-hvaf1.5r型高壓變頻器可以在傳統(tǒng)高壓變頻器的基礎(chǔ)上增加了切分和疊加單元數(shù)，并配以“波形連續(xù)變換”技術(shù)，一旦個別功率單元出現(xiàn)故障，輸出電壓的損失比較小，仍能夠維持較高功率的運(yùn)行，即可以在45hz及以下頻率繼續(xù)安全運(yùn)行;而的傳統(tǒng)高壓變頻器只要損壞一個功率單元就必須大幅度降低被控電機(jī)的使用功率。

　　3.5 產(chǎn)品的出廠檢驗更加有效

　　由于ts-hvaf1.5型高壓變頻器的體積只有傳統(tǒng)高壓變頻器的三分之一左右，實現(xiàn)了整機(jī)運(yùn)輸，不僅大大縮短了現(xiàn)場安裝、調(diào)試的時間，將因安裝、調(diào)試造成的停產(chǎn)損失降到最低;更重要的是高壓變頻器在生產(chǎn)廠所作的全部檢驗更加真實、可靠和有效。

　　3.6 大大提高了高壓變頻器整機(jī)的可靠性

　　在整個ts-hvaf1.5型高壓變頻器的結(jié)構(gòu)中，除去進(jìn)出線電纜和控制電路外，沒有使用任何導(dǎo)線，極大的減少了接線電阻和可能的故障點(diǎn)，整機(jī)布局簡捷、清晰，大大提高了高壓變頻器整機(jī)的可靠性，加上整機(jī)單元化，用戶完全可以在現(xiàn)場自行維護(hù)和檢修。

　　3.7 可以設(shè)置比較完善的防止誤操作體系

　　如果用戶提出請求，ts-hvaf1.5型和ts-hvaf1.5r型高壓變頻器還可以設(shè)置比較完善的防止誤操作體系，避免由于操作人員誤操作而發(fā)生故障的可能。

　　3.8 解決了國內(nèi)同步電機(jī)變頻調(diào)速改造的技術(shù)難題

　　由于同步電機(jī)配備有轉(zhuǎn)子勵磁電流，而勵磁電流的控制十分困難。目前國內(nèi)只有山東點(diǎn)石節(jié)能科技開發(fā)有限公司能夠生產(chǎn)用于同步電機(jī)的高壓變頻器。當(dāng)用戶能夠滿足下面的條件時，該公司可以承接同步電機(jī)的高壓變頻改造工程：

　?。?） 用戶使用的勵磁柜是可以控制的，即勵磁電流和勵磁電壓能夠調(diào)整;

　?。?） 用戶容許改造勵磁柜;

　　（3） 在安裝現(xiàn)場的調(diào)試時間需要延長10~15天。

　　4 結(jié)束語

　　ts-hvaf1.5型和ts-hvaf1.5r型高壓變頻器的研制成功，可以說是高壓變頻調(diào)速領(lǐng)域的一次革命，極大地提高了高壓變頻器使用的可靠性、安全性、適用性，最大限度地滿足了用戶的需求，使高壓變頻器能夠在更廣泛的領(lǐng)域得到應(yīng)用，對促進(jìn)高壓大功率電機(jī)的變頻調(diào)速改造，必將起到積極的促進(jìn)作用。