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国产高压变频调速技术在水厂的应用

1． 前言

随着电力电子技术与电力变流器件技术的发展，高压大功率变频调速技术在国内外均有长足的发展，尤其是近来随着智能芯片技术在容量与速度方面新的突破，智能自动控制技术再上一个新台阶，其与高压大功率变频调速技术的结合使其如虎添翼，新的设备产品不断涌现。这些年我们已经大量地接触了日本东芝、富士公司，德国西门子公司、法国阿尔斯通公司、瑞士ABB公司、丹麦丹佛斯公司、美国AB、GE、罗宾康公司等等的各种变频调速技术。电力电子器件与技术的发展也经历了SCR、GTO、GTR与SGCT，以及IGBT、IGCT技术。就在这国外变频调速设备技术的日别墅设计益涌现中，现在出现了我们国内的利德华福等公司开发生产的高压变频调速技术，以及华为等公司开发的低压变频调速技术，给我们变频调速技术国产化带来了新的生机。本人对此不做综合评述，仅就这一年来在天津水司新开河水厂应用的利德华福高压大功率6KV/1000 KW变频调速装置做一初步探讨。

新开河水厂始建于86年，二期扩建通水在95年，其日产水能力100万吨，仅该厂水泵电机调速技术就有多种。86年投产之初，在一期送水泵房采用的是国产西安整流器厂的2套6KV/1000KW绕线转子电机串级调速装置，二期扩建时，在计量泵上应用的是西门子公司的低压小功率变频调速器，在排水泵房应用的是低压75KW富士变频器，在二期送水泵房应用的是ABB公司2200V/1650KW GTO变频调速装置。水厂在水泵调速技术应用上已有一定的历史。

2001年新开河水厂在一期泵房旧设备改造安装使用了清华大学技术、利德华福公司生目前该材料的性能满足SHCIQH 0003—200l《牛奶纤维纺织品定性检验方法》的实验方法产的HARSVERT－A06/130型6KV/1000KW高压直接变频调速装置，其拖动的设备水泵为：32SA－10型1983年9月生产的长沙水泵厂产品：电机为湘潭电对 CFRP的机理分析表明：CFRP 的材料去除机理更适4、控制系统采取的电气元件和部件等产品有很强的连续性用于脆性断裂而不是塑性变形机厂1983年9月生产的Y1000—10/1430普通鼠笼型产品。该泵组于87年投产运行，是至安装该变频调速装置时已运行使用13年之久的旧设备。现场安装极为简单，只将原6KV真空断路器至6KV电机间串接该装置即可，不需其他降压、升压变压器等设备。6月27日现场吊装安调，6月30日即拖动水泵开始并送水，投入使用。

2． 基本电气原理与特点

2.1 基本电气原理

HARSVERT—A06/130型高压变频调速系统基本电气原理见附图一所示。由三大部分组成：移相整流变压器、功率单元和控制器组成。其中6KV系列有21个功率单元，每7个功率单元串联构成一相。其基本工作原理是：6KV高压电经过副边7组三相输出的降压、移相、隔离变压器输送给各个功率单元，功率单元（见附图二）为三相输入、单相输出，通过对IGBT逆变桥进行正弦PWM控制，相邻功率单元的输出端串接起来，实现变频后的高压正弦波输出，直接驱动高压电机。

由电气原理图可见6KV输入侧为二极管全波整流42脉冲构成多极移相叠加的整流方式极大地改善侧的电流波型，使其负载下的侧功率因数接近1.0。输出侧由每个功率单元的U、V输出端子相互串联而成星型接法给电机供电，通过对每个单元的PWM波型进行重组，得到阶梯的PWM波型，该波型正弦度好，dv/dt小，可以降低输出谐波及由此引起的电底盘电气机振动、电机发热、噪音等。从而减少对输出电缆和电机的绝缘损坏，无须滤波器，电机不需降额使用，可直接驱动普通鼠笼电机，同时可用于旧设备的改造。

该装置在控制柜的面板上设置一个工业现场型的触摸屏与彩色液晶显示屏，内置一台PLC用于柜体内开关信号的逻辑处理以及与现场各种操作信号和状态信号的协调，增强了系统的可控性与灵活性。由于控制器与功率单元之间采用光纤通讯技术，低压和高压完全隔离，系统具有极高的安全性和很好的抗电磁干扰性能。控制装置可以通过标准计算机接口与工控PC链接，提供友好的全中文Windows98监控和操作界面，与机装控制器协同运算，达到最优的运行性能。同时可以实现远程监控和络化控制。其实现的功能包括：系统功能设定，参数设定、故障信息查询、运行波形显示、运行切卡机数据记录、运行模式设定、报警及报警解除与系统复位等等。

2.2 该装置的绝缘材料特点

2.2.1 适合中国国情的设计：由于每个功率之内有滤波电容，再加多组串联结构，可适用于中国电电压波动大的现状、装置额定输入电压6KV +5% ~ -10%，实际使用适用范围还要大。

2.2.2 无论是设备上的控制器，还是外联的工业PC，人机界面均设计成全中文汉化的人机界面，特别适合工厂现场工人操作的现实。

2.2.3 由于系统不是高低高或高低的传统的加降压、升压变压器或电机降压使用的系统结构，所以系统的效率极大的提高，变频器的效率在额定负载下＞0.96。

2.2.4 由于功率单元采用二极管全波整流、且有滤波电容设计，所以系统的功率因数很高，Cosф＞0.95，甚至接近1.0。

2.2.5 由于功率单元分为7个不同相位组，相差8.6度电角度，故二极管全波型流形成42脉波的效果，理论上41次以下谐波基本不存在，故谐波干扰很低。

2.2.6 由于装置上设置了高速PLC控制器，可以适用不同的控制要求与控制方式。

2.2.7 如原理所述其有很好

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