1 概述

高壓變頻器為了滿足對網(wǎng)側(cè)諧波的要求，整流部分采用多脈波整流器結(jié)構(gòu);為了實現(xiàn)高壓大容量和減小對電機側(cè)的影響，逆變部分采用串聯(lián)(或多電平)的逆變器結(jié)構(gòu)。目前高壓變頻器的拓撲結(jié)構(gòu)不盡相同，各有優(yōu)缺點。本文對安川H橋

單元級聯(lián)高壓變頻器的拓撲結(jié)構(gòu)進行了分析，并介紹了其在攀鋼煉鐵廠燒結(jié)風機中應用時的相關(guān)計算方法，為高壓變頻器的選型、計算提供參考。

2 FSDrive-MV1S高壓變頻器拓撲結(jié)構(gòu)

2.1 多脈波整流

多脈波整流器以脈波寬度為60毅的6 脈波三相全波整流(或等效三相全波整流)作為基本單元，使用共m組整流電路的交流側(cè)電壓依次移相琢越60毅/m，則可組成脈波數(shù)為p=6 m的多脈波整流器[1]。FSDrive-MV1S高壓變頻器采用的是分離型

多脈波整流器的結(jié)構(gòu)[2]，即每一個6 脈波三相全波整流單元給一個單獨的直流負載供電。串聯(lián)型多脈波整流器，即所有6 脈波三相全波整流單元在直流輸出側(cè)串聯(lián)，多用于二極管箝位多電平高壓變頻器和飛跨電容多電平高壓變頻器的整流。

移相變壓器是多脈波整流不可缺少的組成部分，可以實現(xiàn)二次側(cè)繞組的移相，同時實現(xiàn)整流器

2.2 H 橋單元級聯(lián)逆變器

多電平變頻器的基本思想是把多個功率器件按一定的拓撲結(jié)構(gòu)連接成可以提供多種電平輸出的電路，然后使用適當?shù)目刂七壿媽讉€電平臺階合成階梯波以逼近正弦輸出電壓[3][4]，如圖4 所示，H橋單元級聯(lián)逆變器多電平輸出分析如表1、表2所列。

10 kV 的FSDrive-MV1S 高壓變頻器的輸入變壓器是絕緣等級為H級的干式移相變壓器，變壓器一次側(cè)繞組直接聯(lián)到電網(wǎng)的高壓輸入端，二次側(cè)有27 個二次繞組，采用延邊三角形聯(lián)結(jié)，分為9 個不同的相位組，每組的相位差6.7毅。同一相位組的每三個二次繞組，分別給電動機的三相功率單元供電，形成了54脈波分離型多脈波二極管整流的結(jié)構(gòu)。27 個功率單元，每相由9 個功率單元串聯(lián)而成。功率輸出部分每相由9 個額定輸入電壓為630 V 的功率單元串聯(lián)而成，共可以輸出19 種電平，輸出相電壓最高可達6 350 V，線電壓可達11 kV 左右。如圖5 所示。[!--empirenews.page--]

3 FSDrive-MV1S 高壓變頻器的應用

3.1 現(xiàn)場設(shè)備參數(shù)

離心鼓風機參數(shù)：額定阻力矩MT=61 205 N·m，軸功率NZ=6 399 kW，主軸轉(zhuǎn)速n=1 000 r/min，飛輪矩mD2 = 71 000 kg·m2。

同步電動機參數(shù)：額定功率7 000 kW，額定電流461 A，額定電壓10 kV，額定頻率50 Hz，轉(zhuǎn)速1 000 r/min，效率97.32豫，絕緣等級F，轉(zhuǎn)動慣量J=1 400 kg·m2，功率因數(shù)(越前)0.9。

3.2 變頻器額定容量的計算

根據(jù)現(xiàn)場參數(shù)計算變頻器額定容量。

變頻調(diào)速啟動時，通過風門關(guān)閉可以有效的減小負載，不必按照100%的負載選擇變頻器的容量，以此可節(jié)約投資成本。依據(jù)圖6 所示的風機阻力矩曲線圖得到啟動開度為10毅時的最大負載轉(zhuǎn)矩為20 405 N·m，選取加速時間為200 s，則可進行變頻器容量的計算。

3.3 加減速時間的校核

很明顯，在定子側(cè)的各物理量(電壓、電流、電動勢、磁動勢)都是交流量，以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，控制、調(diào)節(jié)和計算都不方便。通過磁場定向、坐標變換之后可以在電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的意義上與直流電機等效，可以方便靈活的控制電磁轉(zhuǎn)矩。這里可以通過產(chǎn)生恒轉(zhuǎn)矩來獲得盡量少的加速時間。按照電機額定轉(zhuǎn)速和變頻器容量90%時的電磁轉(zhuǎn)矩為

在變頻器選型以及相關(guān)軟起系統(tǒng)的其他設(shè)備選型時按照100%ED的工作制來考慮，可以滿足頻繁起動以及其他特殊情況下的設(shè)備運行，并且設(shè)備維護保養(yǎng)簡單，便于最終用戶管理及使用。

4 結(jié)語

應用高壓變頻器時，根據(jù)實際參數(shù)，借助計算機軟件獲得比較精確的計算結(jié)果可較準確的對變頻器選型，從而滿足現(xiàn)場運行要求。