陈士效
江铜集团山东恒邦冶炼股份有限公司冶三制氧站 264100
摘要：近些年来，我国生产力的发展已经取得了较为明显的成效和进步，而这一态势也让高压变频器的市场规模变得越来越大，在这其中，大功率电机的使用也为机械生产提供了重要的动力源泉。而推动高压变频器和大功率同步电机的结合，也能够为企业的生产注入更多的生机与活力。对此，本文将从节能的角度出发，分析节能措施在国内外的发展现状，论述高压变频器的工作原理和工作优势，并探讨高压变频器的实际应用。
关键词：高压变频器；大功率电机；节能应用引言：高压变频器在 大功率电机中的同步应用，能够帮助大功率电机节省大量的能源和资源，而且可以让设备生产与消耗之间的差异趋向平衡，这就避免了输入和输出不匹配的问题，最终帮助企业实现节能降耗的 目标。当下，变极调速，调压调速和变频调速是大功率同步电机中主要的调速方式，但在这其中，变频调速的优势是最为突出的，不仅具有高精度和高实用性的特点，而且在操作上也能够省略许多不必要的步骤。这里所说的变频，主要是以负载要求和速度的变化为基础的，通过调整供给电流的频率，来确保工作点的合理性。
一、分析节能措施的国内外发展现状
就国外的机械制造来讲，大多数企业都会选择能量回馈这一技术，通过高压变频器来控制大功率电气设备的速度，利用能量转移回原始设备的功率消耗的反馈分两部分，以此来降低能源的损耗。从德国西门子公司的研究成果来看，其自身较为明显的研发成果，主要就是四象限运行电压型交流变频技术，并且这一技术也主要运用在高压电机上。而日本富士公司，也已经推出了rhr的再生能 量装置，这也是大功率电机改造的鲜明成果。但不可否认的是，国外所研发的高压变频装置造价昂贵，而且对电网的设计也有十分严格的要求和限制，并不适用于我国的基本国情，我国工农业始终是共同发展的，所以一些地方的电机也不能适配较为高昂的高 压变频装置。就我国自身的发展情况来看，国内的技术开发已经能够满足高压变频装置设计的需求，而且高压变频器的应用也得到了广泛的支持和关注。变频技术在工农业大功率电机设备中的应用，能够有效节约用电的消耗，而且也能够降低生产投资的成本，凸显出行业的经济效益和环境效益。
二、分析高压变频器的工作原理和应用优势
首先，高压变频器是以单位复用复合技术为核心基础的，其内部实现了ywm功率单位的有效串联，并实现了变频器组件的连接，由此来构成较为完善的变频器系统。而且，ywm功率单位，本身就可以直接串联高压变频器，最终构成多级电压型高压变频器。另外，高压变频器，也依靠多台单相逆变器，单相逆变器之间的串联和连接，也会让其中的pwm的三角波，实现较为均匀的相位位移，这就可以让高次谐波彼此抵消，减少电压输出中的谐波含量，让波形能够与正弦波相靠拢，这样就可以得到高压交流电，以此来确保高压输出的稳定性和可靠性。高压输出对变压器所产生的影响是微乎其微的，所以设备内的能量消耗也会有所降低。近些年来，材料器件的发展趋势已经逐步向着集成化的方向靠拢，所以电机能够提供给变频器的空间也被一再压缩，这就能够更加鲜明的体现出高压变频器的体积小的特点。
其次，高压变频器具有十分明显的节能性特点。笔者在上文中已经提到过，生产力的发展推动着大功率同步电机的广泛使用，传统的低功率电机，在运用的过程中，动力是恒定的，也正因为如此，电能的消耗量也十分巨大，这就会让企业的投资成本明显上升。
但在高压变频调速技术的引导下，大功率同步电机能够明确总结出负载的增减情况，以此来调节自身的原动力，调节输入和输出电能之间的落差，推动这两者之间的平衡，这就能够有效降低电能的消耗量。在这其中功率，转矩和转速，都存在密切的联系也就是p=MV，这也是大功率电机之所以能够降低能耗的原因所在。如果电机自身的负载发生了明显的变化，就应当利用高压变频调速技术，运用电机频率调节机制，调整电机的转速，改变输入和输出的电能。
最后，高压变频器具有变频调速的优势，就大功率电机来讲，其自身的运行区域，包括三方面的内容，首先是最佳运行区，其次是普通运行区，最后是不经济运行趋。在这其中，最佳运行渠道负载率是最高的，一般以70%以上为主，而不经济运行区的负载率是最低的，一般是以40%以下为主。从我国能耗规范和标准中可以看出，企业应当对平均负债率超过70%的电机进行调整，而高压变频器就可以调整输入电压的频率，以此来确保电能输入和输出的均衡。也就是说，变频调速不仅可以确保电力设备的有效运作，而且还可以让电机实现自我调节，避免出现故障，提高能源和资源的利用效率[1]。
二、分析高压变频器的具体应用
首先，就大型的工业生产来讲，高压变频技术的发展，已经取得了较为明显的进步，而且高压变频器中的装置也能够对电机的运行进行预测和智能分析，所以被广泛应用于高压水泵和高压风机等设备中。也就是说，高压变频技术不仅能够发挥出明显的节能作用，而且还可以通过特殊的装置去保护电机。对此，本文以冶三制氧站中的大型透平风机为例，对其节能改造之前和之后的数据进行对比，这里所说的数据是能量的损耗信息，主要目的是为了研究高压变频器的具体应用。透平风机本身就具有大功率的特点，从调查研究中可以看出，在变频之前，运行的功率在6400kW左右，但在变频调节之后，功率下降到5952kw。而从运作的时长来看，在通常情况下，透平风机在一年中需要工作300天，一天工作时间是20小时，对此，假设每度电价格0.6元，由此计算电机变频后的节约电量，△Q＝P1T1-P2T2＝300×20×6400-300×20×5952＝2688000kw·h，而W＝△Q*0.6=161.3万元。而从以上这些粗略估算中也可以看出，当大功率电机经过了节能改造之后，制氧站每年能够节约161.3万元左右的用电费。如果，公司在内部对节能改造进行推广和普及，那么不仅可以节约自身的用电消耗，并且也能够降低自身的成本投入。而且，大功率电机在改造以后，其自身的运行也会变得更加稳定安全，噪声污染会有所减轻，电机的使用寿命也会延长，能够节约许多维修和保养的步骤，避免意外停机现象的产生[2]。除此之外，节能改造可以在一定程度上降低工人的工作压力和负担，实现社会效益和经济效益的共赢。
其次，高压变频器也可以解决电力系统的晃电故障。电力系统在运行的过程中会受到各种主客观因素的影响和限制，就客观外在因素来讲，雷击，对地短路，故障重合闸，都会造成电网的故障，而在此时，电网的电压会瞬间增高，然后产生瞬时断电的现象，但又可以在短时间内恢复正常，这就是通常所说的晃电。而在高压变频器应用的引导下，就能够保证变频器在晃电时也能够稳定运行，确保大功率电机不跳停。
四、结束语
总的来说，高压变频器的应用能够有效提高大功率电机的节能效益，而且可以让大功率电机的运行变得更加稳定。本文通过大型工业生产，电力系统晃电故障这两个角度论述了高压变频器在实际应用中的具体内容，充分结合了高压变频器自身的工作原理和工作优势，而且也凸显出了节能环保的特点，能够有效帮助企业降低生产成本，降低维修和养护的成本，能够作为后续企业发展的参考依据。在未来，相信高压变频器的应用空间会变得更加广泛。
参考文献：
[1]吴伟亮, 刘竞, 杨海英. 高压变频器在电励磁同步电机上的应用[J]. 电机与控制应用, 2020, v.47;No.362(02):45-51+62.
[2]陈江洪, 王旭. 高压变频器同步电机无传感器飞车起动的方法及应用[J]. 上海大中型电机, 2020(3).
作者简介：陈士效 1968年、男、汉、山东省烟台昆嵛区北红石头村人，山东大学本科毕业。
江铜集团山东恒邦冶炼股份有限公司冶三制氧站，电气工程设备方向，电气工程师，单位邮编264100。