高压变频调速和内反馈串级调速的比较

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1、高压变频调速和内反馈串级调速的比较国家电力公司西安热工研究院徐甫荣摘要：本文介绍了高压变频调速和内反馈串级调速的工作原理和主要特点，同时客观地比较了高压变频调速和内反馈串级调速的主要优缺点，供用户在选择节能方案时参考。关键词：高压变频器多电平技术多重化技术内反馈串级调速电机1.前言由电机学原理可知，交流电动机的同步转速n0与电源频率f1、磁极对数P之间的关系式为：　　　　　　　　　　　　　　　　(r/min)　　异步电动机的转差率S的定义式为：　　　　　　　　　　　　　　　　则可得异步电动机的转速表达式为：　　　　　　　　　　　　　　　　可见，要调节异步电动机的转速，可以通过下述三个

2、途径实现：　　①　改变定子绕组的磁极对数P（变极调速）；②　改变供电电源的频率f1（变频调速）；③　改变异步电动机的转差率S调速。　　改变定子绕组磁极对数调速的方法称为变极调速；改变电源频率调速的方法称为变频调速，都是高效调速方法。而改变异步电动机转差率的调速方法则称为能耗转差调速（串级调速除外），它是一种低效的调速方法，因为调速过程中产生的转差功率都变成热量消耗掉了，绕线式电机转子串电阻调速就属于这种调速方式。　　改变电动机定子的极对数，可使异步电动机的同步转速改变，从而改变异步电动机的转速n。大中型异步电动机采用变极调速时，一般采用双速电动机。变极调速通常只用于鼠笼式异步电动机，

3、而不用于绕线式异步电动机。这是因为鼠笼型电动机转子的极对数是随着定子的极对数而变的，所以变极调速时只要改变定子绕组的极对数就行了，而绕线式电动机变极时必须同时改变定子绕组和转子绕组的极对数，这就使得变极时复杂多了。　　用于风机水泵调速节能的双速电机一般不采用154／2、8／4等倍极比的双速电机，而采用6／4、8／6、10／8极的双速电机，这与风机水泵的调速范围一般不需要很大有关。另外，对于非倍极比的双速电动机在极数比较小时（如8／6、10／8／12／10极等），由不同的绕组接线方式，分别近似为平方转矩型、恒转矩型和恒功率型三种特性的双速电机。由于叶片式泵与风机在管路静扬程或静压为零的

4、情况下，近似为平方转矩负载，所以应选用平方转矩型特性的双速电机，以便在高速及低速运行时都有较高的效率与功率因数，具有更为显著的节能效果。　　双速电机的优点是调速效率高，可靠性高，投资省。其缺点是有级调速，不能在整个调速范围内保证高效运行，有时还要配合节流调节手段调节流量，增加了部分节流损耗。双速电动机在变速时电力必须瞬间中断，对电动机及电网都有冲击作用；高压电动机若需经常进行变速切换时，其切换装置的安全可靠性尚需进一步完善和提高。2.变频调速　　由前所述可知，通过改变电动机供电电源频率的方法而达到调节电动机转速的调速方式称为变频调速。变频调速用的变频器是通过采用可关断的功率器件如：G

5、TO、GTR、IGBT、IGCT等，再加上控制、驱动、保护电路组成的。　　由于发电厂风机水泵的电动机功率都很大，一般采用3KV、6KV供电，所以必须采用高压变频器进行调速运行。目前高压变频器在世界上不象低压变频器一样具有成熟的一致性的拓扑结构，而是限于采用目前有限电压耐量的功率器件，又要面对高压使用条件的情况下，国内外各变频器生产厂商八仙过海，各有高招，因此主电路拓扑结构不尽一致，但都较成功地解决了高耐压、大容量这一难题。如美国罗宾康（ROBICON）公司生产的第三代完美无谐波变频器；罗克韦尔（AB）公司生产的BULLETIN1557和PowerFlex7000变频器；瑞典ABB公司

6、生产的ACS1000变频器；德国西门子公司生产的SimovertMv变频器；意大利ANSALDO公司生产的SILCOVERTTH变频器；以及日本的三菱、富士公司生产的完美无谐波变频器和国内的利德华福公司和成都东方日立，成都佳灵公司，合康亿盛公司和山东新风光公司等生产的高压变频器。但归纳起来主要有两种：一是采用低耐压器件的多重化技术，再就是采用高耐压器件的多电平技术。（1）多重化技术所谓多重化技术就是每相由几个低压PWM功率单元串联组成，各功率单元由一个多绕组的隔离变压器供电，用高速微处理器实现控制和以光导纤维隔离驱动。多重化技术从根本上解决了一般6脉冲和12脉冲变频器所产生的谐波问题

7、，可实现完美无谐波变频。图1为6KV变频器的主电路拓扑图，每相由5个额定电压为690V的功率单元串联，因此相电压为690V×5=3450V，所对应的线电压为6000V。每个功率单元由输入隔离变压器的15个二次绕组分别供电，15个二次绕组分成5组，每组之间存在一个1215°的相位差。图2中以中间△接法为参考（0°），上下方各有两套分别超前（+12°、+24°）和滞后（-12°、-24°）的4组绕组。所需相差角度可通过变压器的不同联接组别来实现。图1　多重化变