无锡伯顿起重电机2018年7月8日讯 随着电力、电子技术、计算机技术的不断发展，交流电机变频技术得到了日益完善并迅猛的发展，中小容量的低压变频（690V以下）已被广泛的应用。除节能降耗外，在机械、造纸、冶金、石化、矿山、建材、电力等领域其已成为必不可少的关键设备。然而，对于中大容量、高压交流电机的变频调速，除了价格因素之外，合理的改造方案或者设计方案，以及综合投资和性价比，也成为了制约其被广泛推广应用的因素。
1、高压电机变频调速方案现状
高压大容量的变频调速器是一种难度大、技术含量高的高新技术，其开发与生产的难度有：因为高压变频器的供电电压高，但是世界上电力电子元器件的耐压水平较低；高压大功率变频器的技术难度大，制造技术也要求高。然而它主要被应用于风机、水泵等的节能运行，需要低投入，由节电费用来偿还投资。
2、高压变频方案的分类及特点
2.1 高―低―高方案
此方案以通用的低压变频器为核心，即：在低压变频器的输入侧加入一台降压变频器，把6KV/3KV降至低压变频器适配的输入电压；在变频器的输入侧加入一台升压变压器，从而使得输出电压和电动机的额定电压相匹配。高―低―高的变频调速方案，在国内市场较为普遍，也是目前应用较多的一种，在市场上主要是以西门子产品为主。在此方案中，按照直流供电整流单元的形式可分为6脉动整流单元与12脉动整流单元。6脉动整流单元的系统结构简单，硬件构成的用费较低；12脉动整流单元却是由一台次边相差30度的三绕组变压器与两台完全相同的整流单元所构成的，且在变压器的二次侧必须接入进线电抗器，因此其相对成本较高，但是，从谐波分量上看，12脉动整流的效果要比6脉动好，6脉动的谐波分量为5、7、11、13、17、19、23、25次，12脉动的谐波分量为11、13、23、25次。
此方案较适宜用于改造项目，优点：（1）方案成熟。仅以西门子的产品为例，目前已在国内应用的套数已出具规模。（2）原有的电机电缆无须进行改动。（3）便于实现切换的功能。（4）相比于高―高方案的投资较低。其缺点：系统构成环节相对高―低或者高―高方案较多，因为滤波器以及升压、降压变压器的损耗，长期的运行费用也就相对较高。
2.2 高―低―低方案
高―低―低方案的核心仍然是以低压变频器为主，在变频器的输入侧加装一台双绕组的降压变压器，把高压电机变成可用的低压变频驱动的电压等级。此方案目前在国内的用户较多。西门子产品的应用较多，系统主要由双绕组降压变频器、变压器组成，此系统方案构成较简单，特别适用于新建项目，对于改造的项目，更换电机就会增加项目的开支。其谐波分量主要为5、7、11、13、17、19、19、23、25次。
此方案的优点在于：（1）方案成熟。低压IGBT或者IGCT功率器件已经很成熟，应用范围也很广。（2）构成简单，维护的环节少。（3）投资少，见效快。低压变频器的价格低廉，市场价格相当透明。（4）升压变压器的损耗、长期运行的费用低。此方案的缺点：当用于改造项目时，需要更换电机，增加改造的工作量，从而也使得项目投资增加，延长施工周期。
2.3 高―高方案
高―高变频器是高压电源经过高压开关柜后，直接送至高压变频器，经高压变频后，直接将电压供给给高压电动机的定子。
此中高压变频调速系统主要有4种形式：（1）功率元件（GTO、SCR、SGCT）串联式；（2）中点箝为位式，也就是三点平式（GTO、IGBT）；（3）多电平式，其中常用的有四电平、五电平等（IGBT）；（4）单相逆变器串联式。这些高压变频器都是近年推出的，并且技术先进，效率高，占地面积也小，为高压变频器的主要发展方向。
高―高方案采用单元串联的方式（IGBT），利用移相叠加的原理（移相变压器），有效的抑制谐波干扰，使得输出的波形近乎成正弦波形。其具备以下优点：无需增加任何的输出滤波或者功率补偿装置；使用效率可高达97％，功率因数较高，在无需任何补偿装置的情况下，当负载>20％时，功率因数大于95％负载>20％；无谐波所引起的脉动转矩产生，可以避免负载共振，延长电机与机械设备的使用寿命；可以使主电机、电缆绝缘避免受到dv/dt应力的损伤；电机不受共模电压的影响；在压降允许范围内电机电缆无任何长度的限制；对电网不产生污染；主器件由于采用冗余设计可靠性高，可适应极端的工况；功率单元具有自动旁路功能，能够提升供电的可靠性；具有瞬时停电不停机的功能，当电源电压发生瞬时降压或者停电（5s以内），变频器不会停机。在电源电压恢复后，就会立即重新加速，并恢复到原状。当电源瞬停时，在300ms以内，变频器不会停止运转。
3、高压变频器的选择原则
在选择高压变频器时，应将各厂家的高压变频器进行综合的比较，不要被某些宣传广告与不实事求是的文章所误导，更不能够受习惯因素的影响。在选择高压大容量变频器时，应当注意一下原则：首先，可靠性及售后服务；其次，价格；再次，主要的技术指标；较后，供货期及厂家的信誉。
4、结语
变频调速装置是机电一体化的高技术产品，从变频器装置的发展过程与发展趋势来看，仍是以功率器件为主要代表。变频调速具有较高的效率、较宽范围与较高的精度，且规格齐全，能满足各种不同的需求，适用范围较广，是较具发展前途的理想的调速方法。
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