摘 要：本文通过高压变频器在生产中的实际应用，介绍变频器的节能原理、控制调试过程中的一些体会。
关键词 ：高压变频器、节能原理、操作使用。
1.引言
随着现代化企业的不断进步和发展，效益最大化是企业永恒的主题。利用高新技术来提高企业生产装置的管理水平和节能降耗已是各企业首选的手段之一。高压变频节能技术随着国内一些生产厂家研制水平的不断提高已接近甚至超过世界同行的先进水平，并以产品性能稳定、价格适宜、售后服务及时等优势深受国内企业广泛接受和应用。
心连心公司75吨流化床锅炉，采用单引风、一次送风、二次送风的形式。风机电机选用电压为10KV的三相交流异步电动机，风门采用进风口挡板调节。这种配置的缺点是挡板两侧风压差造成节流损失，同时风机挡板执行机构为大力矩电机执行器易出故障 ，风机自动率较低。为此我们对引风量的调节、一次风量的调节、二次风量的调节采用了10KV高—高变频调速技术。以1#炉为例我们分别选择了高压变频器以达到节能降耗及提高自动化水平。目前经过对1#炉变频器的调试运行验证收到了预期效果，安装工艺、操作控制都有了突破性进展。
2、采用变频调速节能的基本原理
一般电气拖动设备设计上考虑有短时过载运行的情况，在电动机的功率配置上往往要大于负载最大功率的10%左右甚至更大一些，电动机选小了大负载运行时电机发热导致绝缘过早老化影响电机使用寿命，电机选大了励磁电流增大，无功损耗大功率因数低而且不经济，另外电动拖动设备不是长期工作在满负荷状态，而是长期工作在经济负荷状态，即额定值得85%左右，这样剩余功率和冗余功率就是一种浪费而采用变频技术正是解决这一问题的最好办法。它可以做到自动负荷匹配，在任何工况下电动机和负荷都可以实现最佳的负荷匹配。
利用变频器作为风量的调节最直接的效益就是节能降耗。采用变频调速的主要特点是消除或减少档板的节流损失，可自动调节转速与负荷匹配从而达到最佳的节能目的。一般情况下生产设备的节能可以通过两种手段实现一是减少运行时间，二是在满足运行工况的前提下削减输入功率，显然第一种方法不适合连续运行的锅炉风机，那么利用变频调速可以削减输入功率正适合不需要恒转矩的风机、水泵类的设备。
由于在相同条件下风压和流量的大小与电机电流的大小成正比所以这里只用工频运行档板调节时的电机电流和变频调节时变频器的输入电流作一比较从而说明节电效果。（以我厂1#炉三台风机为例）
在蒸汽流量为48T/H时各自的电源侧电流见表一
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根据表二可得出1#炉每小时可节能421.2度电
以上只是利用电流的变化做一比较，在实际运用中各种运行工况的不同节能效果也不一样。所以实际节能要比估算的结果有一定的出入，但从结果上看节能还是非常显著的。
3、高压变频装置的基本原理
3.1、功率单元的基本结构
高压变频器的功率单元是以交—直—交的形式组成的，它是先把工频交流电通过整流器变成直流电，然后再把直流电变换成频率、电压均可控制的PWM波交流电。它由三部分组成既整流器、逆变器和中间环节如图3.1所示：
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图3.1功率单元电路结构
3.2单元串联多电平变频器原理
单元串联多电平PWM电压型变频器采用若干个低压PWM变频功率单元串联的方式实现直接高压输出。该变频器具有对电网谐波污染小，输入功率因数高，输出波形好，不存在由谐波引起的电动机附加发热和转矩脉动、噪声、共模电压等问题，可以使用普通的异步电机。取名为完美无谐波变频器。
单元串联多电平变频器采用若干个独立的低压功率单元串联的方式来实现高压输出其原理如图3.2所示
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图3.2主电路系统结构图
供率单元与主控系统之间通过光纤进行通讯，以解决强弱电之间的隔离和干扰问题。功率单元采用模块化结构，所有的功率单元可以互换，维修也比较方便每个单元只有三个输入、两个输出电源连接和一个光钎插头与系统连接，所以功率单元的更换十分方便。1#炉变频器还采用了冗余功率单元设计方案及功率单元自动旁路技术即使在功率单元损坏的前提下还能满载运行。
4、DCS控制系统及工频旁通
变频器的调速控制系统可由远程/本地控制，远程时操作人员通过DCS系统在CRT上的模拟器对DCS的输出值进行调节，此输出值为反馈给变频器的4—20MA标准信号，对应不同的频率给定值，变频器通过DCS的给定调节电动机的转速实现对风机转速控制从而达到调节风量的目的。
利用变频器调节技术无疑要在原有的回路中加装一套变频调节设备，这将增加一个设备故障点，影响机炉系统的安全运行，
为了充分保证系统的可靠性为变频器加装了工频旁路装置，当变频器故障时变频器停止运行电机可以直接手动切换到工频运行同时不会影响对变频器的检修。
5、结束语
我公司1#炉变频器自2016年安装调试，2017年3月正式投入运行。在调试及运行中变频器经历了多种方式的考验，突破了变频器与相关设备相匹配的各种难点实践证明高压变频装置节能效果明显，实现了电机的软启动，也减少了风道的震动与磨损。总之心连心公司高压变频器在1#炉风机系统中应用是很成功的。随着变频技术的发展作为大容量传动的高压变频调速技术也得到了广泛的应用，在电力行业对于许多高压大功率的辅机设备推广和采用变频技术不仅可以取得相当显著的节能效果，而且也得到了国家产业政策的支持，代表了今后更多行业节能技术的方向。目前很多行业越来越多的人员对此都形成广泛的共识。
参考文献
[1]吴忠智 吴加林 变频器应用手册 机械工业出版社
[2]韩安荣 通用变频器及其应用 机械工业出版社
[3]东方日立用户使用手册、用户安装手册