高压变频器在攀钢提钒炼钢厂中的应用

　　一、前言

　　攀钢提钒炼钢厂采用了国内外五大公司的高压变频技术，包括北京利德华福电气技术有限公司、东方日立(成都)电控设备有限公司、美国罗克韦尔公司、美国罗宾康公司、法国阿尔斯通公司，分别使用的高压变频器有：HARSVERT-A(4台)、DHVECTOL-DI03000/06B(1台)、Power Flex7000(3台)、NBH(1台)、ALSPA MD2000(2台)，这五种高压变频器已成为攀钢提钒炼钢厂除尘系统中的一道风景线，许多企业都来此参观。其中，北京利德华福高压变频器(HARSVERT-A)的应用最为广泛，主要用于攀钢提钒炼钢厂的6#、7#转炉的二次高压除尘风机(功率1600kW);4#、5#转炉一次高压除尘风机(功率1400kW)的变频调速。

　　二、HARSVERT-A高压变频器的系统原理及特点

　　1、高压变频器功率单元结构原理

　　功率单元结构原理(图1)，是由二极管整流的三相全控桥、低压绝缘栅双极型晶闸管(IGBT)逆变桥、电容器组等元件组成的控制回路，为基本的交-直-交单相逆变电路，通过对IGBT逆变桥进行正弦脉冲宽度调制(PWM)控制，可得到功率单元输出的PWM波形(图2)。每个功率单元结构一致，可以互换，而且当某个功率单元出现故障时，封锁该功率单元IGBT的触发信号，然后让旁路SCR导通，将这个功率单元隔离出去，而不影响其他功率单元的运行，减少除尘风机停机造成的经济损失，正好适应了攀钢提钒炼钢厂的生产节奏。

　　2、高压变频器的系统结构

　　HARSVERT-A高压变频器属于“高-高”电压源型变频器，由移相变压器、功率单元、控制器、工控机、内置PLC(S7-200)、液晶触摸屏、外部接口、温控器、检测装置、报警装置等设备组成(图3)。输入侧由移相变压器给每个功率单元供电，移相变压器的阀侧绕组分为三相(A、B、C三相)，构成30脉冲整流方式，采用多级移相叠加的整流方式使负载下的网侧功率因数为0.96(﹥20%负载)接近1，可大幅度改善网侧的电流波形。输出侧由每个功率单元的U、V相输出端子相互串联而成星型接法给电机供电，通过对每个功率单元的PWM波形进行重组，可得到阶梯PWM波形(图4)，这种波形接近于标准正弦波，无须输出电抗器滤波，可减少对电机和电缆的绝缘的损坏，对输出电缆的长度无特殊的要求。

　　3、高压变频器的电压叠加原理

　　移相变压器的阀侧绕组分为A、B、C三相，每相上有5个功率单元串联，共15个功率单元，每个功率单元的相电压为690VAC，每相的相电压为：

　　4、高压变频器工频旁路结构

　　工频旁路是在高压变频器出现故障时为保证生产继续进行，所采用直接工频启动电机的一种启动方式。攀钢提钒炼钢厂采用了一带一手动旁路(图6)和自动旁路(图7)两种形式。工频旁路系统的使用，避免了因变频器故障而造成高压除尘风机停机所带来的影响，确保了攀钢提钒炼钢厂生产顺利进行，使攀钢提钒炼钢厂的安全环保事业持续稳定发展。