IGBT直接串联高压变频器在炼铁厂冲渣泵上的应用(1)讲解
高压变频器在冲渣泵调速系统中的应用研究
随着市场经 济的发展 和 自动化 水平 的提升 ,智能 化程度 的提高 ,采 用高压变频 器对泵类 负载进行 速度
控制 。对改进_ 、提高产 品质量有好处 ,满 足节能 T艺 和设 备经 济运行 的要求 ,是可 持续发 展 的必然 趋势 。
1 变 频 调 速 监 控 系 统 总 体 设 计
Ap l ai nRe e rh o pi to s ac nHV e u n yCo v re lg W a h n c Frq e c n e tri S a — s ig n
S e g l to se pe d Re u a i n Sy t m
S eJ we,LuQig,Hu n h n h i i i n a a gZ e
( c o l f t t n W u a ies yo e h oo y W u a 4 0 6 ,C i S h o o o i , h n Au ma o Unv r t f c n lg , h n 3 0 3 hn i T a)
A b t a t : A o i rng s t m o p e e u ai n b s d o e i m o tg C rv si r s ne .I iw f sr c m n t i yse f rs e d r g lto a e n m d u v la eA d e sp e e td n ve o o i M o Bus o d mm u iainp o o o ,h e eo me t fh r w aemo ue s di e t o i rn o wa eb s do s a c nc t r t c l ted v l p n a d r d lsu e nr mo em nt i gs f r a e nViu l o o o t
高压变频器在高炉冲渣水泵上的应用
( )具有 高 可靠 性 ,长 期运 行无 故 障。 1 ( 2)具有 旁 路 功能 ,一旦 出现 故障 ,可 在较
要 对 冲渣 水 泵 进 行 变 频运 行 ,既 保证 和改 善 了 工 艺 ,又 达 到 节 能 降 耗 的 目的 和效 果 ( l 图 为 高 炉 出渣 周 期 表 ) 整个 出渣 工 艺 时 间 约 3 。 0分
钟。也就是说 ,水泵只需要全速运行 3 分钟左 0
右 ,每 天 约 9小 时 (1 x . 。高 速 定 为 5 H 8 05 h) 0z
关 键词
Ap l a i n o g la e Tr n u e S u c —u i 0 p i t f Hi h Vo t g a s u r 。 l i e l m a f c o d c i n ' I
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4 6
柳 钢 科
技
20 0 6年 第 2 期
高压变频器在 高炉 冲渣水 泵上 的应用
吴铁军 ( 修建公 司 ) 摘 要
用。
陈 林 ( 动厂 ) 机
莫衍 戊 ( 建公 司 ) 修
介 绍 了 t S E T A 6 05型 高 压 变 频 器 的性 能及 其 在 新 4号 高炉 冲渣 水 泵 上 的应 I V R - 0/ 3 AR 水 泵 高 变 频器 节 能
变频调速在钢铁厂水泵上的节能应用
变频调速在钢铁厂水泵上的节能应用摘要:简述水泵变频调速节能原理,对钢铁厂工业水泵采用变频调速装置控制方式和传统控制方式进行对比,分析了工业水泵采用变频调速装置进行节能改造具有很大的潜力空间。
关键词:泵类负载工业水泵变频调速节能前言在现代钢铁厂中,必须配备多种功能的水泵,主要有生产供水泵、冷却塔上塔泵、冲渣水泵、取水水泵,其次还有排水泵、泥浆泵、过滤器反洗泵、生活水泵、除尘水泵、消防水泵等。
这些水泵数量多,总装机容量大:以年产100万吨钢铁厂为例,钢铁生产设备主要配套水泵的总耗电量约占全部设备用电量的50%左右。
由此可见,水泵耗电量在钢铁厂总耗电量中占有很大比重。
因此,提高水泵的运行效率,降低水泵的电耗对降低厂用电率具有举足轻重的意义。
我国大部分工厂中除少量采用汽动给水泵,液力耦合器及双速电机外,其他大部分水泵基本上都采用定速驱动。
这种定速驱动的泵,由于采用出口阀调节流量,都存在严重的节流损耗,使水泵运行效率大大降低,因此水泵运行效率有着很大的节能空间。
1泵类负载的两种流量调节方法及原理泵类负载通常以输送的液体流量为控制参数,目前常采用阀门控制和转速控制两种方式。
1.1阀门控制改变离心泵流量最简单的方法就是利用泵出口阀门的开度来控制,这是一种相沿已久的机械方法,其实质是通过改变管道中流体阻力的大小来改变流量的。
因为泵的转速不变,其扬程特性曲线H-Q保持不变,如图1所示,当阀门全开时,管阻特性曲线R1-Q与扬程特性曲线H-Q相交于点A,流量为Qa,泵出口压头为Ha。
若关小阀门,管阻特性曲线变为R2-Q,它与扬程特性曲线H-Q的交点移到点B,此时流量为Qb,泵出口压头升高到Hb。
则压头的升高量为:ΔHb=Hb-Ha。
于是产生了阴线部分所示的能量损失:ΔPb=ΔHb×Qb。
1.2转速控制借助改变泵的转速来调节流量,这是一种先进的电子控制方法。
转速控制的实质是通过改变所输送液体的能量来改变流量。
高压变频器在钢铁厂中的节能应用
高压变频器在钢铁厂中的节能应用发布时间:2021-04-22T14:49:52.877Z 来源:《当代电力文化》2020年29期作者:耿加深[导读] 近些年,随着我国社会经济的不断发展,其对于钢铁的整体需求量也在不断上升。
耿加深山东钢铁集团日照有限公司山东日照 276800摘要:近些年,随着我国社会经济的不断发展,其对于钢铁的整体需求量也在不断上升。
为提高相关资源的可持续利用性,减少钢铁厂生产运行过程中不必要的能源浪费,将相关的节能技术合理地运用于生产环节,提高钢铁厂在运行过程中的节能效果,成为钢铁厂改造工作中的一项重点内容。
高压变频器凭借其节能效果好,运行效率高等特点,成为众多钢铁企业提高节能效果的重要利器,如何提高高压变频器在生产过程中的节能效果成为现如今着重关注的一项问题。
关键词:高压变频器;钢铁厂;节能效果本文主要通过对高压变频器的运行特点、运用高压变频器的优势以及高压变频器在钢铁厂中的具体节能应用途径三部分进行论述,提出笔者自己的一些想法与思考,希望能够给予相关的企业以及工作人员一些切实可行的意见。
一、高压变频器的运行特点1.具有波形完美特点面对相关的高压变频器工作实况进行调查与分析,不难发现高压变频器具有输入波形完美的特点,其输入的谐波能够与我国的相关规定保持统一。
从另一角度进行分析,36脉冲整流的情况能够在理论上达到35次以下(包括35次)谐波可被自动抵消。
2.输入功率的因数相对较高在对相关高压变频器进行探究过程中,可以发现不同的电气电源的性质存在不同,从而导致其运行过程中产生的整体效果也存在极大的不同。
例如:电容器作为高压变频器的重点储能元件之一,其输出的电压整体波形呈现为矩形,与此同时,针对负载短路的情况,其也能够保障电动机进行正常运转。
但是电流型的便大大不同,其储能的重点元件为电抗器,虽然其输出的电流波形也呈现矩形,但是在面对负载短路情况时,则需要进行反馈控制。
高压变频器在运行过程中的中间环节运用便是电压型的电源组织,运用这种类型的电源能够有效确保运行过程中输入的功率因数保持在较高的水平。
高压变频器在炼钢厂中的节能应用
摘要:环保的严重污染,能源的日益紧张,要求钢铁企业要降低能源消耗,开展环保、低碳的节能生产技术。
高压变频器就是利用其变频调速技术实现对风机电动机的降耗增效,因此钢厂使用高压变频技术对钢厂的节能减排具有非常重要的作用。
本文以高压变频器节能技术为突破口,分析高压变频器的工作原理,最后引导出高压变频器在炼钢厂节能应用的具体措施。
关键词:高压变频器节能应用0引言近几年我国雾霾天气的出现以及能源资源的日益减少,人们开始意识到节能减排的重要性,将目光转移到利用新能源实现企业生产的高效、低碳节能的方向发展。
作为炼钢企业其是环境污染以及自然能源消耗的最大户,实现炼钢厂的节能减排对于环境改善、资源高效排放都具有重要的意义。
在炼钢企业中其要负载大量的风机和水泵,通常情况下其要根据外界的环境变化及时调整转速,但是如果采取其它的高压技术则不能实现转速的及时调整,而高压变频技术则可以根据外界的环境变化及时调整转速,实现了能源的低耗达到节能的目的。
1高压变频器工作原理及特点1.1高压变频器工作原理在进行高压变频的工作原理分析前,我们应该了解高压变频器的组成部分:移相变压器、功率模块以及控制器。
功率模块是整个高压变频器的核心,在功率模块电流中,整流测是三相全桥结构,其开关为二极管,逆变侧为IGBT 逆变桥,其输出端能输出两相交流电。
移相变压器为功率模块进行供电,移相变压器的主要功能是根据不同的电压等级由不同的脉冲叠加实现整流,移相变压器的副边一般被分为好几组,并且其绕组之间是相互独立的,其功率的主回路也是相互独立的,可以说与其它的变压器的工作原理相似。
具体高压变频工作结构图(见图一)图一高压变频器工作结构图1.2高压变频器工作特点分析1.2.1波形符合国家标准根据对相关高压变频器的工作过程分析,得出的数据充分证明:高压变频器输入的谐波符合我国相关的标准要求,也就是说对于36脉冲整流来讲其在理论上是能实现35次以及以下谐波的自动抵消功能的。
IGBT直接串联高压变频器在炼铁厂冲渣泵上的应用
IGBT直接串联高压变频器在炼铁厂冲渣泵上的应用1、引言2、系统方案选择在选择调速方案时,我们曾从节省投资出发考虑过使用调速型液力偶合器,但由于需将原机组的混凝土基础全部打掉重新捣制,工作量大、施工周期长,将影响正常生产,为此决定采用高压变频调速器。
3、佳灵IGBT直接串联高压变频器原理及特点目前,低压变频调速技术已比较成熟,但在高压变频调速技术方面,由于变频器的核心功率器件耐压有限,所以高压变频器并不象低压变频器一样具有简单统一的拓扑结构,从而产生了当今各种各样的结构。
佳灵高压变频器由于解决了IGBT直接串联这一世界性难题,使其具有和低压变频器一样简单的结构。
该产品成功融入IGBT直接串联技术、正弦波技术、抗共模电压技术和直接速度控制(DSC)技术,使得产品具有与其它形式(单元串联多重化、中心点箝位三电平等)产品无法比拟的优越性,该产品已被列为"国家重点技术创新项目"。
(2)由于该变频器结构简单,无变压器,所以故障点大大减少,整个系统效率高,额定负载效率98%以上。
(3)采用正弦波技术,大大提高输出波形质量,输出电压谐波含量小于3%,特有的共模技术使整个系统的共模电压及输出du/dt值完全符合MGI的标准,消除了电机振动现象,减小了轴承和叶片的机械应力,不需更换我厂原有的旧电机,无需降容使用。
(4)采用用直接速度控制技术(DSC),响应速度高于其它同类产品,转矩脉动小,低速仍能保持平滑静音运行。
(5)可实现工频旁路,检修方便,而且具有完善的系统保护功能。
4、改造方案由电机转速公式可知n=60f×(1-s)/p其中: s-转差率n-转子实际转数(r/min)f-电流频率p-电机的极对数可见,只要改变电机的频率f,就可以实现电机的转速调节,高电压大功率变频器通过控制IGBT(绝缘栅双极型电力场效应管)的导通和关断,使输出频率连续可调。
而且是随着频率的变化,输出电流、电压、功率都将发生变化,即负荷大时转速大,输出功率大,负荷小时转速小,输出功率也小。
高压变频器在炼钢厂中的节能应用
高压变频器在炼钢厂中的节能应用
朱建峰 首钢京唐钢铁联合有 Nhomakorabea责任公司
河北唐山 0 6 3 2 0 0
这 种方法 相当于在单元 电压的指 令矢 量 中 【 摘要l 随着能源短缺 问题的 日 益严重, 国家开始提 倡节能降耗 。 各 从而得 到平衡 的 电机 电压 , 被称为: 中性点漂移。 生产企业 为了 提高 市场竞争力也在不 断提 高生产效率。 对于炼钢厂来说 , 高 添加零序分 量, 压 变频器的应 用具有重要的节能减排功 效。 本文针对高压 变频器的工作原 2 . 高 压变频 器 在炼 钢 厂 中的实 际应 用 理、 性 能特点以及在炼钢厂节能中的具体应用进行了 研 究。 在炼钢厂 中, 通 过电炉炼钢的原材料是 一些废钢 、 铁合金以及一些 渣料 等, 在 电炉加 料、 冶炼 以及出钢等过程 中会产生一些有 害物污染 。 【 关键词l高压 变频器; 炼钢厂 ; 节能 尤 其是在冶炼 的氧化期 , 会产生大量 的烟气 , 含有浓度较 大的烟 尘 , 烟 引售 气 的温度也最高 。 因此 , 在设 计 电炉 除尘系统 时, 通常都是 按 照这一 时 在经济快 速发展 和能源逐 渐匮乏的当下, 人们为了求得 生存, 开始 期 的最大 排烟 量 来设计 的。 在整 个炼 钢过 程 中, 吹氧 期占有较 大 的比 广泛关注新能 源的利用。 对于能源的利用 , 如何做 到高效率和低 能耗是 重 , 在 这一时期 内 , 风 机带 高负荷运行 , 相对 而言 , 其他 时期风 机 则处 永恒 的话 题 , 也是 缓解能 源危机 的重要 途径 。 对于 炼钢 企业来说 , 节约 于 低工况运行。 所以 , 除吹氧 期之外 , 除尘 系统 在其他时期 的利用率 都 能源是重要工作之一, 在电气节能 中, 变频器是 重要设备之一 。 由于钢铁 较 低。 在电炉炼 钢的不 同时期 , 各生产 工艺 也各不相 同, 由此产生 的烟 加料 时, 扬尘 主要发生在装料过 程中, 企业 负载 中有大 量 的风 机 和水 泵, 它们在 工作过程 中经常 需要快 速变 气量及其温 度会存在较大差 异。 化, 高压变频 器的应 用很好 的满足 了 这一 要求 , 实 现了对 高压大容量 电 此 时不需要进行 大风 量除尘 , 其标 准是 : 保证粉尘不 扩散 , 电炉周边的 机的节 能。 工作 环境 不会 受到污染 。 送 电过 程中, 需要对炉 料实施加 热 , 最终 达到 融化状态 , 该过程要求烟尘能够 及时被排除 , 同时不能将炉体 的热量带 1 , 高压 变频 器工作 原理 及特 点 对高 压变 频器的 工作原 理进 行分析 , 其 主要组 成包 括 : 移相 变 压 走。 在吹氧 期间, 除 尘系统要能够迅 速将废气粉 尘等排 除掉 , 同时要保 器、 功率 模块 以及控 制器。 其 中功 率模块 的 电路 结构 中, 整流 侧是 三相 证炉体 的温度能够满 足吹炼要求 。 因此, 该过程 对除尘系统提 出了较高 全桥 结构 , 开关器件全部 为二极 管l 逆变侧为I G B T 逆变桥, 输 出端能 够 要求。 输 出两相交流 电。 功 率模 块电路 由移 相变压 器供 电, 通常情况下, 移 相 在某炼钢 厂电炉除尘 系统改造项 目中, 系统 的主要参 数有: 选用的 K8 0 0 - 8 , 其额 定电压 为1 0 0 0 0 V , 额 定电流为 变 压器的副 边绕组被分为几组 , 根据不同的电压等级 由不 同数 目的脉 冲 除尘 风机 电机型号 为YK 相叠加实现 整流 。 变压器的副边 绕组是相 互独立的 , 各个功率单元主 回 1 2 7 A, 额定转 速为7 4 7 r / mi n , 额定功率为 l 8 0 0 k w。 根据 电炉 炼钢 的不 路也 是相对独立 的, 与常规的低压 变频器相 似。 输 出侧给 电机供 电【 1 】 。 同时期设 定三种不同的频率 , 将炼钢 阶段的信号 传送给高压变频 器, 高 高压 变频器的性 能特点包括 : 压变频 器接收到 信号后 , 根据不 同阶段 的要求进行频率 的调节 , 不仅能 1 ) 波形完美 够保证除 尘的效果 , 还 能保证 热量不会被带走 。 高压变频 器输入 的谐波 满足我 国的国标要求 , 其对 谐 波进行 抑制 3 , 节能效果分析 的主 要手 段是设 计 多重化 的输 入变 压器 , 从而 形成 多脉 冲 整流 。 从 理 系统 改造后, 对运行 参数进行监测 , 得 到表I 结果 。 论上讲, 对于3 6 脉冲整流 来说, 其 中3 5 次 及以下的谐波 能够 实现 自 动抵 表I系统改造 后各运 行参数 消。 例如 : 某 公司变压 器中二 次绕 组有l 8 个, 通过 三角形联 结 方法进行 工况 频率 电流 功率 因数 时 间 功 耗/ 天 连接 , 得 到6 个各不相 同的相位 组 , 电角度相差 1 0 度, 二极管 整流电路一 变频 改造前 5 0 Hz l l 3 A 0 . 8 2 4 h 3 7 5 7 7 K w h 共能够形成 3 6 脉波, 对其 中的谐 波进行测定 , 其 畸变率远远 小于规定 的 变频 改造后 5 0 H z l 1 3 A 0 . 9 5 8 h 1 4 8 7 4 K w h 标准 , 在没有使用滤 波器的 前提下, 其T HD 为2 % 。 变频 改造后 3 7 H z 5 2 A 0 . 9 5 1 3 h l 1 1 2 3 K wh 变频 改造后 2 5 H z 1 3 A 0 . 9 5 5 h 1 O 6 9 K w h 2 ) 具 有较高的输入功率因数 影 响变频 器输入功 率 因数 的环 节是其 中间的直 流环 节 , 对于 电压 变频 改 造后 , 系统每 天的 耗 电量 为 : 1 4 8 7 4 + 1 l 1 2 3 + 1 0 6 9 = 2 7 0 6 6 源 型来说 , 其 中间直流环 节为一大 电容, 电容给 电机提 供无 功电流 , 与 K W h。与 变 频 改 造 前 相 比 ,每 天 节 约 的 电 能 为 :3 7 5 7 7 — 7 0 6 6=1 0 5 1 1 K W h。 电网之 间不存在 无功 交换 , 能 够保证 较高 的功 率因数 , 对于 电流源 型 2 来说 , 其 中间的直流环 节为以大电感, 此 时需要 电网与电机交换无 功功 4 , 结柬 语 率, 高 功率 因数难 以保 证 , 并且 当电机 的负荷 降低时 , 功率 因数也会 随 本文针对高压变频器的工作原 理、 性能特点以及在炼钢 厂节能中的 着 降低。 在 高压变频器的中间环 节, 采用的是电压源型的 电容 , 因此 , 输 具体应 用进行 了研 究。 通过本文 的分析可 以看出, 高压变频 器的使用能 入功 率因数较高。 够 实现 较好 的节能效 果。 系统 改造后为 公司节省 了 大 量的能源 费用, 降 3 ) 单元旁路功能 低 了炼钢 的生 产成本 。 在 当下, 我国有很 多类似 的企业 , 急需 进行系统 在高压变频器 中, 如果 有一个单元发 生故障 , 该单元对应的相 就不 改 造, 从另一角度来看, 这也给变频器企业带来了更多的机 遇 。 会 有电压输 出, 导致 电机的缺相 工作 , 这 种现 象时严格禁 止的。 对此 , 在高压变频 器中添加 了 单元 旁路功能 , 其工作机 理是 当某一单元 出现故 障 后, 该单元会 通过 相应 的旁 路 接触器成为 旁路 , 不参与工作 , 变频 器 还 能够正常工作 。 旁 路时间为2 5 0 ms : Z内, 从物理的角度来看 , 这一时 间 完全 能够将故 障单元旁 路掉 。 同时, 高压 变频器中还 使用 了中心点漂移 技术 , 能够保证三相线电压的平衡 。 参考文献 4 ) 中性点漂 移 [ 1 】 宋晖 . 高压 变频 器在锅 炉 送 、 引风 机 上 的应 用【 J ] . 变频 技 术 应 高压变频器的单元旁路功能能够保证变频器的正常工作, 但是当故 用, 2 0 0 7 , ( 5 ) . 障单元被 旁路之后, 相应 的电压容量会下降 , 导 致变频 器能够 满足 的最 [ 2 】 徐甫荣. 高 压 变频调速技术应用实践[ M ] . 北京: 中国电力出 版社, 2 0 0 7 . 大 速度相 应的下 降了。 因此 , 需要 对电机 有效 电压最大 进行控制 。 变 频 作者简介 器在没有单元故 障情况下, 能够为 电机 提供 1 0 0 %的电压 ; 当某单元被旁 朱建峰 ( 1 9 8 3 ; . 0 5 - ) : 男 , 汉族 , 河北省邯郸市复兴 区 人, 大学本科 路, 输 出电压 不再 平衡 , 对 此, 考虑到单元的星形点是浮动的 , 同时这些 学 历, 首钢京唐钢铁联合有限责 任 公司, 初级工程师, 主要从事 电机与拖动 星 形点没有与电机 的中性 点相连 , 可以对单元 电压 的相位角进行调 节, 专业工作。
高压变频器在炼钢厂中的应用
太 阳能等能源 日益广泛应用 , 但如何能够有效降低能源 的使 用, 是缓 解能源约束矛盾的主要手段 , 是解决能源 问题的根本措施 。 如何安全 、 有效的节约能源就成为每个企业的重要工作。 变频器的使 用是 电气节 能的主要手段之一。 钢铁企业 中存在大量 的风机 、 水泵类负载 , 有相 当一部分风 机、 水泵有负载 变化 的需求 , 用于变频器调节要求 。 适 现 在国内的高压 变频 器已经相对成 熟 , 因此对于高 电压、 大容量的 电机 的节能效果非常明显。
2 、基本 原理
在我公司改造 项 目中 , 采用较多的高压 变频调速系统为单元串联 多 电平技术 ,属高 一 电 源型变频器 ,直接 3 、 1 K 高 压 、6 O V输入 ,直 接 3 、1 K 高压 输出。变频器主要由移 相变压 器、功率模块 和控 、6 O V 制器组成 。 功率模块 结构 : 功率模 块为基本的交一 一 直 交单相逆变 电路 ,整流侧 为二极 管三 相全桥 ,通过 对 IB 逆变桥进行正弦 P M 制 ,可得到单相交流输 GT W控 出。每个功率模块结构及 电气性能 上完全 一致 ,可以互换。 输入侧结构
过程 中吹氧 时期 占 2  ̄ 5 ,此时风机处于较高负荷运行 ,而其余时 0 2% 间则处 于较低 运行 工况。 因此 , 了吹氧期外除尘系统的利用率很低 除 且系统效率 差。 电炉 的炼钢 周期中 , 不同的生产工艺阶段 ,电炉产生的烟气 量和 烟气温度不 同 , 且差异较大 。 加料过程 中, 主要是装料时废钢及 渣料 产生 的扬尘 , 需要 的除尘风量不大 , 要求粉尘不扩散 , 不污染电炉周 边工作环境为标准 。 电 程中是 原料送 电拉弧加热 , 送 过 引发可燃废弃 物燃烧产生废气 。 时,电炉需要将炉料加热至熔化状态 , 此 要求烟尘 能够及 时排 出 , 又不能过多的带走炉体热量以保证炼钢周期。 而在吹 氧期 间 , 不仅要 求除尘系统能够及 时迅速的将废气和粉尘排走 , 又必 须保证炉体有合适 的吹炼 温度 , 确保 终点 温度。因此 , 对除尘系统要 求较高 。 进入还 原期 , 吹氧 告一段落 , 粉尘度再一次降低。在冲渣出 钢 时,主要排放物 是冲渣产生的水蒸汽和少量废气。 在 我公 司一钢 厂 电炉除尘改造项 目中,除尘主风机 电机参数为 型 号:Y K 0 - 额定 电压 .1 0 0 额定 电流 :1 7 K80 8 O0V 2A 额定转速 :7 7 ,1 4n n m 额定功率 :1 0 k 0W 8 在项 目改造 中, 据炼钢 的三 个阶段 设定 三种 频率 , 冶炼 设备 根 从 PC L 采集炼钢阶段信号给变频器 , 变频 器收到信号后 针对 各种阶段进 行频率调节 ,既保证 了除尘 的效果 又能保证不带 走过 的热量。 ( 下转 第 1 页 ) 2
IGBT直接串联逆变的高压变频器及其应用
THE WORLD OF INVERTERS《变频器世界》October,20伯IGBT直接串联逆变的高压变频器及其应用High-voltage In v erier with Direct Series In v erter of IGBT and Its Applicatio n宜宾市电子科技股份有限公司李定川(Li Dingchuan)摘要:对常见的几种高压变频器主电路拓扑结构进行了简单分析,着重介绍了IGBT直接串联高压变频器的主电路结构及高速功率器件直接串联技术、正弦波技术、抗共模电压技术等三项关键核心技术,并对几种高压变频器的性能进行了较为详细的比较。
分析了75t/h循环流化床锅炉风机改造前的运行状况和存在的问题,介绍了IGBT直接串联6kV高压变频调速系统的工作原理和主要技术特性,将IGBT直接高压变频器成功应用在了锅炉风机电动机上。
不仅达到了节能减排、提高自动化操作控制水平的目的,而且减少了设备维护维修工作量和故障率,改善了系统运行状况,改造效果明显。
关键词:IGBT;串联技术;高压变频器;冲渣泵;应用Abstract:The topology of the main circuit of several high voltage inverter is analyzed simply.The main circuit structure of IGBT direct series high voltage inv e rter and three key core tech no logies such as direct series technology,sine wave technology,and anti-common mode voltage technology of high-speed power devices are emphatically introduced.The performance of several high voltage converters is compared in detail.This paper analyzes the running conditions and existing problems before the revamp of the75t/h circulating fluidized bed boiler fan,and introduces the working principle and main technical characteristics of the direct series6kV high voltage frequency converter speed regulating system of IGBT.The IGBT direct high voltage inverter was successfully applied to the boiler fan motor.It not only achieves the purpose of saving energy and reducing emissions,improving the level of automation operation control,but also reduces the equipment maintenance workload and failure rate, improves the system operation status,mnd has obvious transformation effects.It introduces the application of the IGBT high voltage inverter on the slag pump.This case is worth promoting and applying.Key words:IGBT;Series tech n o l ogy;High voltage inverter;Slag pump;Application【中图分类号】TN77[文献标识码】B[文章编号】1561-0330(2019)10-071-061前言电动机是工业生产中主要的耗电设备,高压大功率电动机要耗费更多电力,需要大力发展高压大功率变频调速技术,提高它们的节能潜力。
变频器在炼钢厂中的应用
变频器在炼钢厂中的应用变频器在炼钢厂中的应用【摘要】本文从变频器的根底概念入手,说明了根据工艺要求进行变频器选型的考前须知,重点介绍了运用ABB变频器DTC直接转矩控制技术实现对转炉倾动的控制。
该控制方式具有良好的低频特性,合理运用主从负荷平衡,实现了4台电机转矩的一致,倾动控制采用转矩宏。
【关键词】变频器炼钢转炉转炉炼钢工艺复杂,检测参数多,设备动作频繁。
当代转炉技术的开展主要表达在提高转炉的生产效率、提高钢水质量、更加节能降耗、改善生产操作环境、开展新技术以及采用新工艺和先进装备,为此必须有一套检测准确及时、自动控制水平较高的控制系统,才能稳定生产,满足企业生存与开展的需求。
一、变频器概述变频器是应用变频技术与微电子技术,通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。
变频器主要由整流、滤波、逆变、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。
变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率,根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压,进而到达节能、调速的目的,另外,变频器还有很多的保护功能,如过流、过压、过载保护等等。
随着工业自动化程度的不断提高,变频器也得到了非常广泛的应用。
二、转炉控制工艺要求根据工艺要求,转炉倾动角度为±360°,以满足兑铁水、加废钢、吹氧、取样、测温、出钢、倒渣和补炉等各项工艺操作的要求。
转炉的炉子耳轴下部比上部高,下部比上部重,按正力矩设计。
倾动控制系统有如下要求:电气控制系统须有足够的启动力矩,以适应满载启动的要求,启动须平稳,频繁启动/制动,无冲击;满足电机四象限运行的需要;针对势能负载特点,电气系统需在低速时有较大的力矩输出;为了克服前面表达的弊端,机械制动器必须和电控系统紧密配合,在电机建立足够的输出力矩时,才能松开,需要制动时,立即使电机停止;炉体须能做到准确、平稳停车定位;在全悬挂方式下4台电动机须保持同步运行,无论是启动、制动和正常工作状态,4台电机的负荷要尽量保持平衡。
IGBT直接串联高压变频器在我厂锅炉风机上的应用
IGBT直接串联高压变频器在我厂锅炉风机上的应用摘要:本文分析了我厂75吨/h循环流化床锅炉风机改造前的运行状况和存在的问题,介绍了IGBT直接串联6KV高压变频调速系统的工作原理和主要技术特性,将IGBT直接高压变频器成功应用在了锅炉风机电机上。
不仅达到了节能减排、提高自动化操作控制水平的目的,而且减少了设备维护维修工作量和故障率,改善了系统运行状况,改造效果明显,值得推广应用。
关键词:IGBT直接串联;高压变频器;锅炉风机;节能中图分类号: TM921.51 文章标识码: BAbstract: This paper analyzes the running situation of the 75 t / h CFB boilers before the equipment was reformed, and introduce the working principle and main technical characteristics of the IGBT Directly Series 6KV high voltage frequency inverter . The IGBT direct series high voltage frequency inverter was successfully used in the boiler fan motor. It can achieve the Purpose of energy conservation, raise the level of automation control, reduce the equipment maintenance and repair workload and the failure rate, and also improve the system operating conditions. Due to the obvious effect, it should be widely applied.Key word: IGBT Directly Series; High voltage frequency inverter; exhaust blower; energy saving1 概述我公司是一套年产18万吨合成氨、30万吨尿素的煤化工生产企业,现有3台相同的75吨/h循环流化床锅炉,锅炉型号为YG-75/5.4-M21。
论述高压变频器在炼钢水处理的应用
论述高压变频器在炼钢水处理的应用1 概述为了节能降耗,韶钢第三炼钢厂连铸水处理和转炉水处理分别对原部分高压水泵电机进行了变频技术改造,以下分别对连铸水处理变频系统改造(变频器为国产ZINVERT型智能高压变频器)和转炉水处理变频系统改造(变频器为东芝TMdrive-MV无谐波系列6kV/450kW)做技术总结。
连铸水处理对以下4组水泵电机新增4组高压变频器,连铸水处理有1#板坯二冷水、2#板坯二冷水、2#板坯结晶器水、3#板坯结晶器水等四组水泵,分别为1#板坯、2#板坯、3#板坯供水,每组水泵有2台6kV高压电机(一用一备),电机功率和额定电流分别为560kW/63.44A、315kW/36.11A、315kW/36.11A、630kW/73.5A;改造前均为全压工频直接启动,工作时为额定电流,新增4组变频器后电流降低,故障率减少,可根据生产板坯种类不同,通过闭环控制,对水流量进行调节,且能始终保持恒压状态,改善稳定了板坯质量。
转炉水处理氧枪原高压供水系统主要由三台6kV/250kW电机、泵以及电动阀组成,其用途是供给两座转炉氧枪冷却作用。
系统正常运行情况下,给水泵采用两用一备方式运行,电机控制方式为直接工频起动。
采用这种方式主要存在以下问题:采用定速运行,出口压力高、管损严重、系统效率低,造成能源的浪费;交流电机在直接接电网工频起动过程中会产生极大的冲击电流,导致对电机本身及电网的严重损害;由于要增加一座转炉,且保持原来供水管道不变,以原电机容量是不能满足生产要求的,所以本次增大电机容量以及泵的容量,选用3台400kW电机,改用高压变频调速系统,增加3台变频器450kWTMdrive-MV。
氧枪高压供水泵通过本次技改后,完全能满足3座炉子氧枪供水需求,电机起动过程平缓,对电网的干扰小,电机损耗小,功率因数高,节能效果显著,使用方便,实现了恒压供水。
2 设备现状及工艺要求2.1 连铸水处理原系统的缺点(1)电能损耗大,启动时对电网冲击大,对电机冲击损坏严重。
高压变频器在炼钢厂中的节能应用
高压变频器在炼钢厂中的节能应用潘立龙;黄国洋;王浩波;于艳丽【摘要】近几年来,伴随着我国环境污染的逐渐加重,以及能源资源的不断匮乏,社会上关于节能减排的声音甚嚣尘上.越来越多的工业相关企业开始响应国家号召提出一系列节约能源的措施.其中钢铁企业为了减少相关能源的损耗,提高能源利用率,不断探索新的节能生产技术.高压变频器由于采用了创新的变频提速技术,有明显的节能效果,所以在炼钢厂应用高压变频器的技术对于节能环保有非常深远的意义.文章首先解释了高压变频器在工作时的特点,分析其工作原理,而后探究了变频器在炼钢厂中的具体节能运用,即主要应用于除尘风机.【期刊名称】《无线互联科技》【年(卷),期】2018(015)024【总页数】2页(P145-146)【关键词】高压变频器;炼钢厂;节能;除尘风机【作者】潘立龙;黄国洋;王浩波;于艳丽【作者单位】宁波钢铁有限公司,浙江宁波 315800;宁波钢铁有限公司,浙江宁波315800;宁波钢铁有限公司,浙江宁波 315800;宁波钢铁有限公司,浙江宁波315800【正文语种】中文随着我国社会经济的不断发展,解决环境污染问题已经逐渐提上了日程。
而且由于近几年偏重于工业发展,导致能源损耗严重,各种能源已经日趋匮乏。
这时候,社会各界人士开始为了保障生活质量,重视起节能技术的开发与应用[1]。
从目前看来,如何应用节能技术,如何凭借低耗能取得高效率是有效解决当前能源危机的关键途径,将成为未来一个永久的话题。
对于炼钢厂而言,节能提效是目前重视的工作目标之一,而高压变频器就是实现这一目标的关键设备。
研究表明,钢铁企业负载的大多数风机以及水泵在工作时都需要变化速度,使用高压变频器可以很好地解决这个问题,能够恰好满足钢铁企业对这些高压大容量的电机提出的节能要求。
1 高压变频器的工作特点1.1 具备完美的波形通过对高压变频器的相关工作过程展开分析,发现高压变频器输入的谐波能够完美符合我国的相关规定。
高压变频器在火电厂汽轮机循环水泵上的应用
科技信息 2011年第 27期SCIENCE &TECHNOLOGY INFORMATION 0概述随着我国节能降耗工作的大力开展 , 高压变频器火力发电厂引风机、送风机、凝结水泵上得到了广泛的推广 , 而由于汽轮机循环水泵的特殊性 , 很少在汽轮机循环水泵上应用。
潘三电厂勇于挑战 , 成功地将高压变频器运用于汽轮机循环水泵上 , 取得了一定的经验 , 获得了很好的经济效益。
1循环水泵的运行工况凝汽式机组主要是由循环水冷却汽轮机低压缸排气温度 , 加上真空泵的抽气 , 在低压排汽缸出口形成真空 , 降低排汽压力 , 使得主蒸汽在通过汽轮机时最大限度的释放能量做功转化为汽轮机旋转的机械能用于驱动发电机发电。
循环水泵的作用是将冷却水输入凝汽器中与作过功的过热蒸汽进行热交换 , 降低汽轮机末端排压。
吸收热量的循环水被输送至冷却塔后喷淋 , 经逆流自然通风冷却后循环使用。
我厂每台机组配置两台 800kW 循环水泵 , 两台机组循环水泵母管间设有联络门。
根据季节不同 , 气温差异开启一台或两台循环水泵。
夏季需要开两台 , 春秋季开一台 , 而在冬季开一台水量却有富余 , 但不管在哪个季节由于负荷、水温的不同所需的循环水量也不同 , 这就给节能带来了空间。
2变频器节能原理异步感应电动机的转速 n 与电源频率 f 、转差率 s 、电机极对数 p 三个参数有如下关系 :n=60f (1-s改变其中任何一个参数都可以实现转速的改变。
变频器是通过改变电源频率f 的方式来改变电动机转速的。
在异步感应电动机的设计制造完成后 , 转速与频率的线性关系既确定 , 如图 1-1所示 :图 1-1变频调速中转速与频率关系曲线由于转速 n 与频率 f 之间为线性关系 , 从理论上分析调速范围在 0~100%内 , 线性度都很好 , 省去由于阀门、挡板节流等带来的功率损失 , 达到节能的目的。
对于水泵 , 由流体动力学理论可以知道 , 流量与转速的一次方成正比 , 扭矩与转速二次方成正比 , 而泵的功率则与转速的三次方成正比。
IGBT直接串联高压变频器在炼铁厂冲渣泵上的应用
IGBT直接串联高压变频器在炼铁厂冲渣泵上的应用【摘要】本文主要探讨了IGBT直接串联高压变频器在炼铁厂冲渣泵上的应用。
首先介绍了炼铁厂冲渣泵的重要性和IGBT直接串联高压变频器的作用。
接着详细分析了IGBT直接串联高压变频器的特点,以及在炼铁厂冲渣泵上的应用场景和与传统控制方式的比较。
还总结了IGBT直接串联高压变频器的优势和特点,以及在炼铁厂冲渣泵上的实际效果。
结论指出IGBT直接串联高压变频器在炼铁厂冲渣泵上的应用效果可观,并探讨了其发展前景。
通过本文的研究,可以为炼铁厂冲渣泵的控制提供重要参考,促进工业自动化水平的提升和效率的提高。
【关键词】关键词:炼铁厂,冲渣泵,IGBT直接串联高压变频器,应用场景,优势,效果,发展前景。
1. 引言1.1 炼铁厂冲渣泵的重要性炼铁厂作为重要的冶金工业生产基地,冲渣泵在其中扮演着至关重要的角色。
炼铁过程中会产生大量的废渣,这些废渣需要及时清理,否则会对生产造成严重影响。
而冲渣泵作为清理废渣的关键设备之一,其工作稳定、效率高与否直接影响到炼铁生产的顺利进行。
炼铁厂冲渣泵的重要性主要表现在以下几个方面:冲渣泵具有强大的排渣能力,能够快速、有效地清理炉内的废渣,确保炼铁反应正常进行。
冲渣泵的稳定性和可靠性决定了生产过程的连续性和稳定性,一旦冲渣泵出现故障或停工,将会导致整个生产线的中断和损失。
冲渣泵的工作效率直接影响到炼铁生产的产能和生产成本,高效的冲渣泵可以提高生产效率,降低能耗,从而降低生产成本,提高竞争力。
炼铁厂冲渣泵的重要性不言而喻,只有保证冲渣泵的正常运行和效率,才能确保炼铁生产的顺利进行和经济效益的最大化。
IGBT直接串联高压变频器作为现代化控制设备,在炼铁厂冲渣泵上的应用将会进一步提升冲渣泵的性能和效率,推动炼铁行业向更高水平发展。
1.2 IGBT直接串联高压变频器的作用IGBT直接串联高压变频器是现代工业领域中常用的一种电力控制设备,其作用在于可以实现对电机的高效可靠控制。
IGBT直接高压变频器在煤矿主井皮带机中的应用设计
IGBT直接高压变频器在煤矿主井皮带机中的应用设计IGBT直接高压变频器在煤矿主井皮带机中的应用设计摘要近几年随着电子技术、微电子技术、控制技术和网络化技术的高速发展,交流变频调速技术也迅速提高,其性能胜过其他任何一种交流调速(如降压调速、滑差调速、液力偶合器等)方式,且结构简单,稳定可靠,调速范围广,节能显著。
尤其是最近高压变频器的飞速发展,让高压电机高性能地调速变为现实。
本课题设计的主要内容是以马脊梁矿煤矿主井皮带机上高压变频器调速的成功应用为设计背景,了解煤矿主井皮带机系统的工作原理,分析煤矿主井皮带机调速系统主电路,设计出以IGBT为主控器件的二电平主电路。
并对主电路中的IGBT器件进行参数设计与选择,同时还包括IGBT器件的驱动电路和保护电路的设计。
煤矿主井皮带机调速系统是将功率器件IGBT应用到高压变频器里,IGBT直接串联高压变频器的灵活应用,成为煤矿主井皮带机实现稳产、高产的基础。
关键词:煤矿主井皮带机变频器IGBT 驱动芯片ABSTRACTIn recent years, as electronic technology, microelectronic technology, control technology and the rapid development of network technology, the rapid development of AC frequency control technology, its performance is better than any other form of communication speed (such as step-down speed, slip speed, fluid coupling, etc.) methods, and the structure is simple, reliable, wide speed range, significant energy saving. In particular, the recent rapid development of high-voltage converter, so that high speed motors for high performance to become a reality.The main content of the topic design is Majiliang Mine main shaft belt speed on the successful application of high voltageinverter for the design of the background to understand the main shaft of the working principle of belt conveyor system, belt conveyor of main shaft speed control system main circuit , IGBT-based controller designed to level the two pieces of the main circuit. The main circuit and IGBT device design and choice of parameters, the device also includes IGBT drive circuit and protection circuit design.Main Shaft Belt Drive System is applied to the IGBT power devices in high-voltage converter, IGBT inverter directly to the flexible application of high pressure series, a main shaft belt to achieve stable and productive basis.Key words: The mine's main shaft driving belt conveyor;inverter;IGBT;Drive chip目录摘要 (III)ABSTRACT ................................................................ III 1 绪论.. (6)1.1 课题背景 (6)1.2 课题的目的及意义 (7)1.3 国内外分析研究现状 (7)1.4 课题研究设计的主要内容 (8)2 煤矿主井皮带机的工艺过程分析........................... 错误!未定义书签。
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IGBT直接串联高压变频器在炼铁厂冲渣泵上的应用(1)
1 引言
广东省韶关钢铁集团有限公司(以下简称韶钢)位于韶关市南郊,占地面积
8320m2。
韶钢是中国500家最大工业企业和国家512家重点企业之一,世界
100家大型钢铁企业排行第95位,具有年产钢160万吨以上能力。
炼铁厂是韶
钢的一个主体生产厂,负责公司所需铁水和铁块冶炼。
炼铁厂现有6座高炉,
总炉容2405m3,年产生铁230万吨。
高炉冶炼铁水过程中产生大量的熔渣,通常是用大流量的中压水将其降温并冲散,同时输送到水渣池回收,作为炼铁生产的副产品。
高炉生产是不间断的,
一般情况下每天出铁15次,在高炉出铁前、后各放一次渣,两次出渣时间约
30min,在此时间内要求水冲渣系统的水泵满负荷工作,其余时间水泵只需保持
约30%水流量防止管道堵塞即可。
我厂4#-高炉使用zgb-300型冲渣泵,机组有关数据如附表
原系统运行时,起动前管道进出水阀门关闭,起动后阀门开度约90%,机组全
速运行,电网电压6300v,电机运行电流33a,功率因数81.6%,耗电功率
294kw。
不需冲渣水时通过调节阀门在30%来调节水流量(此时电机电流25a),
耗电功率214kw,一方面导致大量的节能损失,另一方面频繁操作阀门,致使
其使用寿命大大降低,增加了停产更换阀门的时间,为此我厂决定对4#高炉冲
渣泵进行改造。
2 系统方案选择
在选择调速方案时,我们曾从节省投资出发考虑过使用调速型液力偶合器,但
由于需将原机组的混凝土基础全部打掉重新捣制,工作量大、施工周期长,将
影响正常生产,为此决定采用高压变频调速器。
附表冲渣泵的技术参数
面对当今国内外的众多高压变频产品,2001年初,我们组织专业人员对国内外
高电压、大功率的变频器这一新技术进行了全面慎重的考察论证,最后决定采
用国产高电压、大功率变频调速装置,原因如下:
(1) 目前国产高压大功率变频器已具备和国外产品相抗衡的技术水平;
(2) 更符合中国国情,如:变频器性能更适合国内电网状况、全中文操作界面等;
(3) 产品备件采购方便;
(4) 售后服务及时、周到 ;
(5) 性价比高于国外同类产品。
通过招标形式,我公司选用了国内实力雄厚的成都佳灵电气制造有限公司生产
的jcs-6kv/400kw igbt直接串联高压变频器。
3 佳灵igbt直接串联高压变频器原理及特点
目前,低压变频调速技术已比较成熟,但在高压变频调速技术方面,由于变频
器的核心功率器件耐压有限,所以高压变频器并不象低压变频器一样具有简单统一的拓扑结构,从而产生了当今各种各样的结构。
佳灵高压变频器由于解决了igbt直接串联这一世界性难题,使其具有和低压变频器一样简单的结构。
该产品成功融入igbt直接串联技术、正弦波技术、抗共模电压技术和直接速度控制(dsc)技术,使得产品具有与其它形式(单元串联多重化、中心点箝位三电平等)产品无法比拟的优越性,该产品已被列为“国家重点技术创新项目”。
图1 igbt 直接串联高压变频器原理器
图1可以看出:该系统由电网高压直接经高压断路器进入变频器,经过高压二极管全桥整流、直流平波电抗器和电容滤波,再经逆变器逆变,加上正弦波滤波器,简单易行地实现高压变频输出,直接供给高压电动机。
其优点在于: (1) 整个系统没有输入输出变压器,体积小重量轻,仅为其他品牌体积的
1/2,减少了基建投资,解决了我厂基建空间不足的实际情况。
(2) 由于该变频器结构简单,无变压器,所以故障点大大减少,整个系统效率高,额定负载效率98%以上。
(3) 采用正弦波技术,大大提高输出波形质量,输出电压谐波含量小于3%,特有的共模技术使整个系统的共模电压及输出du/dt值完全符合mgi的标准,消除了电机振动现象,减小了轴承和叶片的机械应力,不需更换我厂原有的旧电机,无需降容使用。
(4) 采用用直接速度控制技术(dsc),响应速度高于其它同类产品,转矩脉动小,低速仍能保持平滑静音运行。
(5) 可实现工频旁路,检修方便,而且具有完善的系统保护功能。
4 改造方案
由电机转速公式可知 :
n=60f×(1-s)/p
其中: s—转差率
n—转子实际转数(r/min)
f—电流频率
p—电机的极对数
可见,只要改变电机的频率f,就可以实现电机的转速调节,高电压大功率变频器通过控制igbt(绝缘栅双极型电力场效应管)的导通和关断,使输出频率连续可调。
而且是随着频率的变化,输出电流、电压、功率都将发生变化,即负荷大时转速大,输出功率大,负荷小时转速小,输出功率也小。
由流体力学可知:
q′=q(n′/n)
h′=h(n′/n)2
p′=p(n′/n)3
当泵机低于额定转速时节电为
e=〔1-(n′/n)3〕×p×t(kwh)
式中: n—额定转速
n′—实际转速
p—额定转速时电机功率
t—工作时间
可见,通过变频改造,冲渣泵流量q、压力h及轴功率p都将发生较大的改变,不但节能而且大大提高了设备运行性能。
以上公式为本厂提供了充分理论依据,我厂根据冲渣泵的实际特性对其进行了具体改造,冲渣泵在冲渣时工作在49.5hz,在不冲渣时工作在25hz,考虑到工艺对调速精度要求不是很高,本系统只采用开环控制并在高炉值班室操作,需冲渣时给调节系统一个“1”的信号,电机高速运行,不需冲渣时将此信号取消,电机低速运行,取得了很好的节能效果。
5 改造后的系统实际运行状况
变频器到厂后,我厂技术人员同成都佳灵电气制造有限公司派出的技术人员一道,经过几天的安装,一次性调试成功。
于2001年11月28日开始正式运行,现已累计运行18个月,经过反复多种测试各运行参数一直正常,变频器质量性能良好,安全可靠,各项指标均达到了设计要求:
(1) 谐波抑制效果良好。
电压谐波含量小于3%,符合ieee519-1992和
gb/t14549-93标准。
(2) 各种保护功能完善。
过流、过压、欠压、故障保护等功能可靠,并且考虑了外部电网的防雷击等多环节保护功能。
(3) 各种指示功能完备。
具有输入、输出电流和电压、运行频率、故障显示、运行状态指示等功能。