【正文】 開(kāi)關(guān)電源提供的低壓電源有：177。旁路作用是在功率單元模塊出現(xiàn)故障，主控板檢測(cè)到故障信號(hào)，迅速啟動(dòng)閉合旁路開(kāi)關(guān)，切除功率單元，不耽誤系統(tǒng)正常運(yùn)行。續(xù)流二極管作用是把在電動(dòng)機(jī)在制動(dòng)過(guò)程中將再生電流返回直流電提供通道并為逆變管VT1VT4在交替導(dǎo)通和截止的換相過(guò)程中，提供通道。 VT1VT4逆變管（IGBT絕緣柵雙極型功率管）：構(gòu)成逆變電路的主要器件，也是變頻器的核心元件。均壓電阻：防止由于儲(chǔ)能電容電壓的不均燒壞儲(chǔ)能電容；因?yàn)槎€(gè)電解電容不可能做成完全一致，這樣每個(gè)電容上所承受的電壓就可能不同，承受電壓高的發(fā)熱嚴(yán)重或超過(guò)耐壓值而損壞 。PN端的電壓電壓工作范圍一般在 430VDC～1200VDC 之間，而一般的高壓電容都在 400VDC左右，為了滿(mǎn)足耐壓需要就必須是三個(gè)400VDC的電容串起來(lái)作1200VDC。主電路參數(shù)設(shè)計(jì)如下：均壓電阻 R=20kΩ濾波電容 C1C3=3300Uf/400V整流二極管 VD1VD6=250A/2000VIGBT模塊 V1V4=200A/1700V 。圖45單元電路主電路圖緩沖電路：電阻R串入直流主電路中，通電一段時(shí)間之后接通繼電器將其移除，本設(shè)計(jì)采用的是利用電源與直流母線電壓的關(guān)系，來(lái)確定開(kāi)關(guān)K5的接通時(shí)間。采用二極管整流電路的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是變壓器對(duì)浪涌電壓的吸收能力較強(qiáng)，雷擊或操作過(guò)電壓可以經(jīng)過(guò)變壓器產(chǎn)生浪涌電流，經(jīng)過(guò)功率單元的整流二極管，給濾波電容充電，濾波電容足以吸收到單元的浪涌能量。功率單元主要由整流（交流變直流）、濾波、再次整流（直流變交流）、交直部分。串聯(lián)后ABC1三個(gè)功率單元星接，最后三個(gè)單元ABC8輸出接高壓輸出室的接線銅排上。功率單元主要由三相橋式整流橋、濾波電容器、IGBT逆變橋構(gòu)成，以及功率器件的驅(qū)動(dòng)、保護(hù)、信號(hào)采集、光纖通訊等功能組成的控制電路。 變壓器前面右側(cè)和后面左側(cè)是副邊繞組接線區(qū)域，與相應(yīng)的三相電抗器輸入電纜連接。柜前門(mén)內(nèi)側(cè)裝有行程開(kāi)關(guān)，當(dāng)柜門(mén)打開(kāi)時(shí)報(bào)警。變壓器柜內(nèi)設(shè)計(jì)：柜內(nèi)安裝為功率單元提供三相電源的移相變壓器。移相變壓器采用干式整流變壓器。圖44 主移繞組聯(lián)結(jié)圖及電壓向量圖 (4) 延邊三角形移相繞組和主繞組電壓的計(jì)算 按正弦定理可得： 移相繞組電壓Uy=U2(sinβ/sin1200)=2/U2sinβ (2)主繞組電壓 Uz =U2[sin(600β)sin(β)]/sin1200 = 2 U2sin(300β) (3) 其中： U2 — 變頻器單元所需電壓（V） β— 所確定的移相角（度） 應(yīng)根據(jù)式(2)， (3)分別計(jì)算各移相角所對(duì)應(yīng)的電壓。角度內(nèi)，采用等間距的電氣角度作為各移相角，就形成上述各移相角度。 從移相上看，根據(jù)移相組的多少，在177。反序聯(lián)結(jié)稱(chēng)為+0176。而無(wú)論是正序聯(lián)結(jié)還是反序聯(lián)結(jié)，純?nèi)切螘r(shí)，均作為0176。延邊三角形聯(lián)結(jié)方式分為正序聯(lián)結(jié)和反序(逆序)聯(lián)結(jié)。、176。、176。、+176。、+176。則二次繞組的相位差為360／48=176。這樣，移相整流變壓器的額定輸出低壓也就確定為720V。高壓變頻器的功率單元(低壓IGBT)的設(shè)計(jì)承受電壓為720V，每相設(shè)計(jì)8個(gè)功率單元串聯(lián)。、176。、176。、+176。、+176。48脈波移相整流變壓器，在每個(gè)鐵心柱上有24個(gè)延邊三角形的二次側(cè)繞組，它們的間隔為360/48=176。設(shè)計(jì)時(shí)采用了二次側(cè)移相，二次側(cè)移相比較簡(jiǎn)單，我們知道在電網(wǎng)三相電壓的基礎(chǔ)上，為了獲得均勻分布多脈波閥側(cè)電壓，需要將每相閥側(cè)電壓在120內(nèi)均勻展開(kāi)。采用移相整流變壓器一方面是為了提高整流效率，也為了降低諧波分量，而后者往往是人們要進(jìn)行要求設(shè)計(jì)的。移相整流變壓器為功率單元串聯(lián)型高壓變頻器的輸入端的整流變壓器又稱(chēng)為“移相整流變壓器”或“移相隔離變壓器”。26．25176。18．75176。11．25176。3．75176。變壓器輸入繞組接到10KV三相電壓，輸出繞組有24組副邊繞組，分為8個(gè)功率單元 / 相，三相共 24 個(gè)單元。③實(shí)現(xiàn)整流器與電網(wǎng)間的隔離。移相變壓器具有三個(gè)功能：①實(shí)現(xiàn)一次側(cè)、二次側(cè)線電壓的相位偏移，以消除諧波。自動(dòng)旁路：變頻器在故障維護(hù)狀態(tài)時(shí)，可通過(guò)智能控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)K1和K2開(kāi)關(guān)自動(dòng)跳閘，KM3自動(dòng)合閘的切換功能，變頻器需要檢修維護(hù)時(shí)也可通過(guò)自動(dòng)旁路開(kāi)關(guān)柜的自動(dòng)/手動(dòng)啟停方式選擇實(shí)現(xiàn)高壓電機(jī)的變頻/工頻運(yùn)行，從而滿(mǎn)足工藝要求。高壓變頻器可實(shí)現(xiàn)正常狀態(tài)時(shí)的軟啟動(dòng)，工頻運(yùn)行與變頻運(yùn)行的相互切換功能一滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行需要。變頻運(yùn)行狀態(tài)下，若變頻器出現(xiàn)故障且自動(dòng)投入允許，或者需要將電機(jī)從變頻投入到工頻狀態(tài)運(yùn)行（按下“工頻投切”按鈕），系統(tǒng)將首先分?jǐn)嘧冾l器高壓輸入、輸出開(kāi)關(guān)KM1和KM4，經(jīng)過(guò)一定延時(shí)后，“旁路投入”閉合，即工頻旁路開(kāi)關(guān)KM3合閘，電機(jī)投入電網(wǎng)工頻運(yùn)行。在變頻器故障或不就緒時(shí)，高壓斷路器KMKM4合閘不允許；在KMKM4合閘狀態(tài)下，若變頻器出現(xiàn)故障，則“合閘允許”斷開(kāi)，KMKM2跳閘，分?jǐn)嘧冾l器高壓輸入電源。電機(jī)工頻運(yùn)行時(shí)，若需對(duì)變頻器進(jìn)行故障處理或維護(hù)，切記在KMKM4分閘狀態(tài)下，將隔離刀閘K1和K2斷開(kāi)。(4)在工頻旁路運(yùn)行狀況下KM3閉合，KMKM4斷開(kāi)。(3)在變頻運(yùn)行狀況下，KMKM4閉合，KM3斷開(kāi)。在工頻和變頻運(yùn)行狀況下均處于閉合狀態(tài)。旁路柜主要配置：四個(gè)真空接觸器KMKMKMKM4和兩個(gè)刀閘隔離開(kāi)關(guān)KK2。旁路柜的設(shè)計(jì)主要決定于高壓變頻器所帶負(fù)載的數(shù)目以及工頻和變頻工作方式的切換方法。 旁路柜在變頻器維護(hù)過(guò)程中或變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，將電機(jī)投入到工頻電網(wǎng)運(yùn)行，保證生產(chǎn)不受影響。給功率單元供電的二次繞組每3個(gè)一組，分為8個(gè)不同的相位組輸入電流波形非常接近于正弦波，總的諧波電流失真小于 1％，輸入的綜合功率因數(shù)可達(dá)O．98以上。高壓變頻器采用高高方式，用額定電壓為10KV的高壓PWM電壓型變頻器直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)變頻器的調(diào)速，這種方式整體效率高，高壓變頻器設(shè)計(jì)參數(shù)要求：變頻器功率：1250kW額定輸出電流：85A額定輸入電壓：10KV輸入功率因數(shù)≥ 輸出頻率范圍：0~50HZ輸出電壓范圍 0~10KV 變頻器效率 ≥96% 過(guò)載能力 100% 連續(xù) 160% 連續(xù) 1min 220% 允許 電網(wǎng)電壓經(jīng)過(guò)副邊多重化的隔離變壓器降壓后給功率單元供電，功率單元為三相輸入，單相輸出的交直交PWM(Pulse Width Modulation)電壓源型逆變結(jié)構(gòu)，相鄰功率單元的輸出端串接起來(lái)，形成Y接結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)變壓變頻的高壓直接輸出，供給高壓電動(dòng)機(jī)。電氣控制圖見(jiàn)附錄圖2。當(dāng)引風(fēng)機(jī)需要變頻運(yùn)行時(shí)，操作變頻器下口開(kāi)關(guān)KM變頻器上口開(kāi)關(guān)KM1合閘，然后啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)運(yùn)行。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工頻/變頻切換，在變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，依然能滿(mǎn)足鋁生產(chǎn)，保證故障時(shí)不需停機(jī)，提高運(yùn)行可靠性，減少甚至避免企業(yè)因故障停機(jī)造成的損失。4 高壓變頻器交流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖41 氧化鋁廠焙燒車(chē)間引風(fēng)機(jī)的方案主回路氧化鋁廠焙燒車(chē)間引風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)方案主回路如圖41所示；整個(gè)系統(tǒng)由1臺(tái)功率柜、1臺(tái)控制柜、1臺(tái)變壓器柜、一臺(tái)旁路柜、一臺(tái)電機(jī)及一臺(tái)引風(fēng)機(jī)組成，圖中共有2個(gè)高壓隔離開(kāi)關(guān)，為了確保不向變頻器輸出端反送電，KM4與KM3采用機(jī)械互鎖，并采用PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電氣連鎖，避免系統(tǒng)誤操作。主控制部分和單元控制部分的控制信號(hào)通過(guò)光纖進(jìn)行信號(hào)傳輸，有效避免電磁干擾，保證系統(tǒng)控制信號(hào)的可靠性。c)主控柜高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的主控制部分一數(shù)字處理器（DSP）為控制核心，輔以超大規(guī)模集成電路可編程邏輯器件（FPGA）、模擬輸入（AI）和模擬輸出（AO）、數(shù)字輸入(SI)繼電器輸出(RO)單元。功率單元柜的輸入是移相變壓器的輸出:每相的功率單元輸出信號(hào)前后串聯(lián)起來(lái)，形成三相的電壓輸出，用于控制電機(jī)。輸出是經(jīng)過(guò)延邊三角形整流后的互成一定角度的三相低壓信號(hào)，分別接到每一相的功率單元的輸入端。a)移相變壓器柜柜內(nèi)裝置移相變壓器，移相變壓器采用移相延邊三角形，減少了高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)對(duì)電源網(wǎng)側(cè)的諧波。變頻器輸出的電流波形非常接近于理想正弦波形，對(duì)電網(wǎng)有害的諧波分量低，可通過(guò)改變調(diào)制波的頻率和幅值來(lái)調(diào)節(jié)逆變器輸出電壓的頻率和幅值。三相高壓電經(jīng)高壓開(kāi)關(guān)柜進(jìn)入，經(jīng)輸入降壓、移相給功率單元柜內(nèi)的功率單元供電，功率單元分為三組，一組為一相，每相的功率單元的輸出首尾相串。所以變頻調(diào)速是交流電動(dòng)機(jī)的理想調(diào)速方案。變頻調(diào)速調(diào)速范圍大，低速特性較硬，基頻f=50Hz以下，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，在基頻以上，屬于恒功率調(diào)速方式，與直流電動(dòng)機(jī)的降壓和弱磁調(diào)速十分相似。 3 高壓變頻器交流調(diào)速系統(tǒng)由電機(jī)學(xué)知，交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式如下：　　n= 60? (1s)/ p (11)　　式中 p——電動(dòng)機(jī)定子繞阻的磁極對(duì)數(shù)；　　 f——電動(dòng)機(jī)定子電壓供電頻率；　　 s ——電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率。轉(zhuǎn)矩取設(shè)備在起動(dòng)、連續(xù)運(yùn)行、過(guò)載或最高速等狀態(tài)下的最大轉(zhuǎn)矩。電機(jī)的極數(shù)決定了同步轉(zhuǎn)速，要求電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速盡可能地覆蓋整個(gè)調(diào)速范圍，使連續(xù)負(fù)載容量高一些。 在選型前，首先要根據(jù)機(jī)械對(duì)轉(zhuǎn)速（最高、最低）和轉(zhuǎn)矩（起動(dòng)、連續(xù)及過(guò)載）的要求，確定機(jī)械要求的最大輸入功率（即電機(jī)的額定功率最小值）。 2)變頻器最好安裝在控制柜內(nèi)的中部；變頻器要垂直安裝，正上方和正下方要避 免安裝可能阻擋排風(fēng)、進(jìn)風(fēng)的大元件。因此必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況做出相應(yīng) 的對(duì)策。因此用于高速電機(jī)的變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機(jī)的選型。 ；這種情況在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載或有減速裝置時(shí)有可能發(fā)生。 3) 變頻器與負(fù)載的匹配問(wèn)題； ；變頻器的額定電壓與負(fù)載的額定電壓相符。變頻器選型時(shí)要確定以下幾點(diǎn)： 1) 采用變頻的目的；恒壓控制或恒流控制等。選擇變頻器，首先要按照機(jī)械設(shè)備的類(lèi)型、負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性、調(diào)速范圍、靜態(tài)速度精度、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和使用環(huán)境的要求，然后決定選用何種控制方式和防護(hù)結(jié)構(gòu)的變頻器最合適。但是，變頻器畢竟是近二十年來(lái)新出現(xiàn)的一種蘊(yùn)涵多種高新技術(shù)的電力電子產(chǎn)品，要想讓它發(fā)揮很好的應(yīng)用效果，就必須對(duì)它的選型做深入的研究。這種替代過(guò)程的演進(jìn)，使得變頻器市場(chǎng)上的大功率產(chǎn)品逐漸增多，市場(chǎng)向大功率產(chǎn)品發(fā)展的趨勢(shì)明顯。變頻器技術(shù)本身就存在一個(gè)從低壓向高壓、從小功率向大功率轉(zhuǎn)變的技術(shù)發(fā)展過(guò)程，體現(xiàn)在產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì)上就是變頻器產(chǎn)品的功率越來(lái)越大，適用于更大規(guī)模電機(jī)的節(jié)能調(diào)速需求。根據(jù)我國(guó)目前電機(jī)裝機(jī)總量、電機(jī)配裝變頻器比例、國(guó)家對(duì)“節(jié)能降耗”的規(guī)劃目標(biāo)，以及我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度等因素考慮，我國(guó)變頻器市場(chǎng)的潛力還很大。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)具有一定規(guī)模和實(shí)力的變頻器廠家開(kāi)始在產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)研制方面加大投入，進(jìn)行自主研發(fā)和創(chuàng)新，并按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)，使國(guó)產(chǎn)變頻器的整體技術(shù)水平得到大幅提高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在最近幾年內(nèi)中國(guó)高壓變頻器的市場(chǎng)保持著年均30%以上的復(fù)合增長(zhǎng)率。 高壓變頻器作為大功率風(fēng)機(jī)、水泵的變頻調(diào)速設(shè)備，廣泛應(yīng)用于電力、冶金、石油化工、供水、水泥、采礦等行業(yè)。對(duì)于軋機(jī)，卷?yè)P(yáng)機(jī)等要求四象限運(yùn)行和動(dòng)態(tài)性能較高的場(chǎng)合，雙 PWM結(jié)構(gòu)的三電平電壓源型變頻器會(huì)得到廣泛的應(yīng)用。電流源型變頻器技術(shù)成熟，且可四象限運(yùn)行，但由于高壓時(shí)器件串聯(lián)的均壓?jiǎn)栴}，輸入諧波對(duì)電網(wǎng)的影響和輸出諧波對(duì)電機(jī)的 影響等問(wèn)題，使其應(yīng)用受到限制。 變頻器從一開(kāi)始進(jìn)入我國(guó)，國(guó)外品牌就占據(jù)大部分市場(chǎng)份額，同時(shí)，國(guó)內(nèi)變頻器的研制和生產(chǎn)也在向前發(fā)展，目前，國(guó)產(chǎn)變頻器正在被更國(guó)的國(guó)內(nèi)外客戶(hù)認(rèn)可和選用。根據(jù)其組成方式，高壓變頻器主要分為兩種，即間接高壓變頻器和直接高壓變頻器。 隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，作為大容量傳動(dòng)（210KV）變頻調(diào)速技術(shù)也得到了廣泛的研究和應(yīng)用，高壓變頻器一成為當(dāng)前電力電子技術(shù)最新發(fā)展動(dòng)向之一。高壓變頻器應(yīng)用上的巨大節(jié)能潛力和優(yōu)良的調(diào)速性能，使得它具有強(qiáng)勁的發(fā)展動(dòng)力和廣闊的市場(chǎng)空間。高壓變頻器是一種串聯(lián)疊加性高壓變頻器，即采用多臺(tái)單相三電平逆變器串聯(lián)連接，輸出可變頻變壓的高壓交流電。按照國(guó)際慣例和我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，電壓在10KV 以上的稱(chēng)為高壓，10KV 以下稱(chēng)為中壓。2 高壓變頻器 變頻器是利用電力電子器件把工頻電源變換成各種頻率的交流電源以實(shí)現(xiàn)電機(jī)變速運(yùn)行的設(shè)備,是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的功率變換器。7）采用移相干式隔離變壓器進(jìn)行輸入側(cè)隔離， 多重化脈沖整流， 系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的諧波污染小、功率因數(shù)高。 5）系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)速，調(diào)節(jié)線性度好，自動(dòng)投入率高。