b吸收整流電路和逆變電路產(chǎn)生的電壓或是電流脈動(dòng)的濾波電路。

　　c將直流功率變換為交流功率的逆變電路。

　?、?控制電路

　　控制電路的主要構(gòu)成分為五部分：

　　a用于電壓、電流、轉(zhuǎn)矩等計(jì)算的運(yùn)算電路。

　　b用于電壓、電流檢測(cè)的檢測(cè)電路。

　　c用于驅(qū)動(dòng)功率器件的驅(qū)動(dòng)電路。

　　d用于閉環(huán)檢測(cè)的速度檢測(cè)電路。

　　e用于各種保護(hù)的保護(hù)電路。

　　(3)高壓變頻器的分類

　　變頻器的分類分為很多種，但是大多數(shù)是從以下幾個(gè)技術(shù)方面來(lái)進(jìn)行分類：

　　按照主回路區(qū)分

　?、?交-交型

　　交-交結(jié)構(gòu)沒(méi)有直流回路，每相都由兩個(gè)相互反并聯(lián)的整流電路組成，正橋提供正向相電流，反橋提供負(fù)向相電流。裝置元件數(shù)量比較多、元件利用率比較低、調(diào)頻范圍窄，為電網(wǎng)頻率的1/3～1/2、電網(wǎng)功率因素利用率低。

　?、?交-直-交

　　交-直-交結(jié)構(gòu)先將電源交流電用整流電路轉(zhuǎn)變成直流電，再用逆變電路將直流電轉(zhuǎn)換為頻率可變的交流電。裝置元件數(shù)量比較少、元件利用率比較高、調(diào)頻范圍寬、由于采用PWM(Pulse Width Modulation，即脈沖寬度調(diào)制)方式調(diào)壓，功率因素高、電網(wǎng)功率因素利用率高。 (4)按照儲(chǔ)能方式區(qū)分

　　① 電流源

　　電流源型輸入采用可控整流，控制電流的大小。中間采用大電感，對(duì)電流進(jìn)行平滑。逆變橋?qū)⒅绷麟娏鬓D(zhuǎn)換為頻率可變的交流電流，供給交流電機(jī)。由于采用了電抗作為中間直流回路，所以，輸出動(dòng)態(tài)阻抗大、對(duì)電壓波動(dòng)的敏感性大、逆變器件容易損壞、要求晶閘管耐壓高，對(duì)關(guān)斷時(shí)間無(wú)嚴(yán)格要求。

　　② 電壓源

　　電壓源型大多采用二極管進(jìn)行全波整流。中間采用大電容濾波，對(duì)電壓進(jìn)行平滑。逆變橋既控制電壓輸出波形中交流基波的幅值大小，也控制交流基波電壓的頻率。由于采用了電容作為中間直流回路，所以，輸出動(dòng)態(tài)阻抗小、對(duì)電壓波動(dòng)的敏感性小、逆變器件不易損壞、對(duì)晶閘管耐壓低，關(guān)斷時(shí)間要求短。

　　(5)按照電平數(shù)區(qū)分

　　① 兩電平

　　采用6只可關(guān)斷功率器件與箝位二極管構(gòu)成帶中性點(diǎn)的逆變電路。輸出和網(wǎng)側(cè)的諧波大;存在均壓?jiǎn)栴}。

　?、?三電平

　　采用12只可關(guān)斷功率器件與箝位二極管構(gòu)成帶中性點(diǎn)的逆變電路。輸出和網(wǎng)側(cè)的諧波較小;可以保證均衡利用功率和變轉(zhuǎn)矩負(fù)載條件的運(yùn)行。

　?、?多電平

　　有若干個(gè)低壓PWM變頻功率單元，以輸出電壓串聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)直接高壓輸出的方法。輸出和網(wǎng)側(cè)的諧波很小;輸出波形接近正弦波。

　　三、HARSVERT-A高壓變頻器的優(yōu)勢(shì)

　　無(wú)論何種變頻器從其結(jié)構(gòu)和實(shí)際的運(yùn)行來(lái)看，都能起到一定的節(jié)能效果。但同時(shí)，從以上對(duì)變頻器的分析和特點(diǎn)看。采用交-直-交、電壓源型、多電平串聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變頻器無(wú)疑是最理想的選擇。利德華福公司的HARSVERT-A正是基于交-直-交、電壓源型、多電平串聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)而生產(chǎn)的一種優(yōu)質(zhì)高壓變頻器。

　　HARSVERT-A具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　?、僦苯痈邏狠斎耄邏狠敵?、的特性。

　?、谟捎诓捎肞WM技術(shù)實(shí)現(xiàn)變頻器的功率器件觸發(fā)，減少了主電路的損耗、提高了工作效率，很好的消除了輸出諧波。

　?、踕v/dt和多電平消除了共模電壓，使得電機(jī)的振動(dòng)和發(fā)熱得到了很好的控制。

　　④利用整流變壓器副邊繞組的相移來(lái)消除6 m ±1次以下網(wǎng)側(cè)諧波，使輸入諧波在4%以下。

　?、莘奖憧旖荨⑷诵曰娜形牟僮鹘缑?。

　?、尥晟频淖冾l器保護(hù)措施。

　?、吡己谩⒖旖莺蛢?yōu)質(zhì)的服務(wù)團(tuán)隊(duì)。

　　四、案例剖析

　　2008年7.63米1#焦?fàn)t干熄焦除塵風(fēng)機(jī)采用的北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的高壓變頻器為例，從工藝、運(yùn)行、節(jié)能原理以及節(jié)能效果進(jìn)行詳細(xì)的分析介紹。

　　(1)工藝介紹

　　現(xiàn)在的焦?fàn)t煉焦過(guò)程，把焦炭從幾百度的高溫冷卻到常溫的過(guò)程。越來(lái)越多的應(yīng)用的是干熄焦工藝。干熄焦相比于常規(guī)的用水冷卻，不僅焦炭的品質(zhì)優(yōu)良。而且也更加的環(huán)保。干熄焦的過(guò)程時(shí)，從焦?fàn)t里出來(lái)的焦炭通過(guò)提升機(jī)，提升到一定的高度;焦罐開(kāi)口，把焦炭?jī)A倒到干熄焦的焦罐內(nèi)，封口后;然后用高壓的氮?dú)馐菇固坷鋮s。當(dāng)焦罐內(nèi)的焦炭冷卻完成后，倒出。完成整個(gè)冷卻過(guò)程。

　　每次干熄焦冷卻完成出爐時(shí)間約4分鐘，為高速段，定為45Hz,可以調(diào)節(jié);干熄焦在爐內(nèi)冷卻時(shí)間約6分鐘，為低速段，定為37Hz,可以調(diào)節(jié)。

　　(2)變頻調(diào)節(jié)與其他調(diào)節(jié)的比較

　　在滿足工藝需求的情況下，調(diào)節(jié)風(fēng)量的方法有很多種。常用的是：擋板調(diào)節(jié)、變頻調(diào)節(jié)、液力耦合調(diào)節(jié)等幾種方式。

　?、?液力耦合器調(diào)節(jié)

　　在實(shí)際的應(yīng)用中，液力耦合器由于存在以下的局限性。所以，很難被用戶接受：

　　a液力耦合器需經(jīng)常更換軸承，造成轉(zhuǎn)爐停產(chǎn)，不能滿足連續(xù)生產(chǎn)的需要。

　　b電動(dòng)機(jī)的效率低，損耗大，尤其低速運(yùn)行時(shí)，效率極低。

　　c 調(diào)節(jié)精度低、線性度差，響應(yīng)慢。

　　d 啟動(dòng)電流仍比較大，影響電網(wǎng)穩(wěn)定。

　　e 液力耦合器故障時(shí)，無(wú)法切換至工頻旁路運(yùn)行，必須停機(jī)檢修。

　　f 漏油嚴(yán)重，對(duì)環(huán)境污染大，地面被油污蝕嚴(yán)重。

　　g 調(diào)速范圍窄，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定。

　?、?擋板調(diào)節(jié)

　　擋板調(diào)節(jié)雖然能夠滿足工藝需求。但是還是存在很多的弊端：

　　a調(diào)節(jié)精度低、響應(yīng)慢。

　　b電能的損耗相當(dāng)巨大。

　　c維護(hù)量大，機(jī)械故障高。

　?、?變頻調(diào)節(jié)

　　在實(shí)際的應(yīng)用中變頻調(diào)節(jié)，不僅能夠滿足工藝的需求，而且對(duì)工藝的提升、節(jié)能量以及維護(hù)成本還有重要的意義：

　　a 變頻器運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。

　　b 在運(yùn)行中出現(xiàn)故障，可自動(dòng)切換工頻。

　　c 調(diào)速范圍大、效率高。

　　d 調(diào)速響應(yīng)快、精度高。

　　e 減少了對(duì)電網(wǎng)的沖擊，延長(zhǎng)電機(jī)的壽命。

　　f 節(jié)能效果明顯。

　　下圖是各種調(diào)節(jié)方式在實(shí)際的應(yīng)用中節(jié)能對(duì)比：

　　(3) 理論節(jié)能分析

　　根據(jù)一般風(fēng)機(jī)的負(fù)載工作特性，可以得出下面的負(fù)載曲線圖：

　　由此，我們可以做一個(gè)假設(shè)：即在風(fēng)道的管網(wǎng)特性保證不變的情況下。由流體力學(xué)原理可以得出以下結(jié)論：

　　輸出流量Q與轉(zhuǎn)速n成正比：Q1/Q2=n1/n2 ……(1)

　　輸出壓力H與轉(zhuǎn)速n2成正比:H1/H2=(n1/n2)2 ……(2)

　　輸出軸功率P與轉(zhuǎn)速n3成正比:P1/P2=(n1/n2)3 ……(3)

　　即當(dāng)輸出軸的轉(zhuǎn)速下降時(shí)，輸出軸的功率會(huì)以速度的立方量下降。就是說(shuō)，通過(guò)調(diào)速方式改變風(fēng)機(jī)風(fēng)量。譬如：當(dāng)輸出軸的轉(zhuǎn)速下降20%時(shí)，輸出軸的功率下降49%。這也是為什么變頻調(diào)速在風(fēng)機(jī)應(yīng)用上節(jié)能十分顯著的原因。

　　使用變頻技術(shù)不僅在實(shí)際的運(yùn)行中起到節(jié)能作用。同時(shí)，對(duì)于電機(jī)的啟動(dòng)也有相當(dāng)重要的意義。首先，如果直接使用工頻啟動(dòng)電機(jī)，啟動(dòng)電機(jī)的瞬時(shí)電流會(huì)是電機(jī)額定電流的2-7倍，對(duì)電機(jī)的機(jī)械沖擊非常的大，大大降低電機(jī)的使用壽命。而且工業(yè)中除塵風(fēng)機(jī)由于對(duì)風(fēng)量的需求高，一般都是采用高壓電機(jī)，這樣對(duì)電機(jī)的損耗就明顯了。與此同時(shí)，啟動(dòng)的瞬間由于電流的陡增，對(duì)電網(wǎng)的沖擊也很大。甚至可能把用戶的電網(wǎng)頂?shù)?，造成用戶網(wǎng)側(cè)失電給用戶造成無(wú)法估計(jì)的損失。通過(guò)實(shí)際計(jì)算，僅是在每次啟動(dòng)時(shí)變頻啟動(dòng)就可以比工頻直接啟動(dòng)節(jié)約十分之一的電能損耗。

　　(4) 運(yùn)行情況及實(shí)際節(jié)能分析

　　首鋼京唐鋼鐵7.63米1#焦?fàn)t干熄焦除塵風(fēng)機(jī)電機(jī)參數(shù)：額定功率630kW，額定電壓6000V，額定電流76.4A，功率因數(shù)0.85，額定轉(zhuǎn)速995r/min。電機(jī)在工頻運(yùn)行時(shí)的電流是52A左右，低速時(shí)的輸入電流在21A，轉(zhuǎn)速為740r/min，電壓為4.4kV;高速時(shí)的輸入電流為35A，轉(zhuǎn)速為895r/min，電壓為5.4kV。我們每年按8500小時(shí)計(jì)算

　　負(fù)載在工頻狀態(tài)下，耗電量：

　　1.732×Ue×I×COSΦ

　　由公式我們可以得出工頻時(shí)每小時(shí)的耗電量是：459.326kW·h。年耗電量為：3904271 kW

　　使用變頻后在低速段的每小時(shí)耗電量為：197.127kW·h。年耗電量為：1005348kW

　　使用變頻后在高速段的每小時(shí)耗電量為：347.844kW·h。年耗電量為：1182670kW

　　節(jié)電比例為:(3904271-1182670-1005348)/3904271=44%

　　五、結(jié)論

　　通過(guò)對(duì)首鋼京唐鋼鐵焦?fàn)t干熄焦除塵風(fēng)機(jī)的實(shí)際應(yīng)用和技術(shù)分析，可以看出應(yīng)用高壓變頻調(diào)速技術(shù)不僅可以有效改善現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)狀況，減少電機(jī)的損耗和不必要的大量維護(hù)工作。更重要的是能節(jié)約大量的電能，給企業(yè)帶來(lái)額外的經(jīng)濟(jì)效益，給企業(yè)一個(gè)良性健康的生產(chǎn)循環(huán)。達(dá)到國(guó)家對(duì)冶金行業(yè)良性循環(huán)的要求。

（轉(zhuǎn)載）