高压变频器在发电厂的应用

　　0 前言

　　过去，我国火力发电厂的设计和制造受技术条件的影响，主要用电设备如送风机、引风机、给水泵、循环水泵等高能耗设备，其输出功率不能随机组负荷变化而变化，只有通过改变挡板或阀门的开度来调整，造成大部分能量消耗在节流损失中。近年来通过引进国外变频技术，收到了很好的节能效果。一般发电厂不使用变频器厂自用电占发电量的10%，其中送风又占自用电的10%，引风机占15%，给水泵占20%，而新建的使用变频器的厂自用电占发电量的6%左右，可见节能降耗的潜力是很大的。

　　1 变频调速节能原理

　　异步电动机的转速n与频率厂、电动机转差s、电动机磁极对数P有如下关系，即

　　n=60(1一S)/D (1)

　　根据相似理论有

　　Q/Q。=n/n。 (2)

　　M/M。=(n/n。)2 (3)

　　P/P。=n/n。3 (4)

　　式中 n，Q，M，P—调节的转速、流量、转矩、功率;n。，Q。，M。，P。——额定转速、流量、转矩、功率。

　　由(1)式可知，转速n与频率厂成正比，只要改变频率厂就可改变电动机的转速，根据(4)式可知，电动机的输出功率也发生变化，n与厂成线性变化，当厂在0～50Hz之问变化时，转速调节范围是非常宽的。而传统的电动机调节是通过改变风机(泵)的出口挡板(阀门)的开度来实现，在这种情况下，电动机总是在额定转速下运行，随着机组负荷的变化而送风机、引风机、给水泵不是随机组的负荷而变化，而是靠调节挡板的开度来改变风量，存在严重的节流损失。

　　根据流体流量和风机的转速关系式(2)可知，流量Q与风机(泵)的转速n的一次方成正比，转矩与风机(泵)的转速n的二次方成正比，输出功率与风机(泵)的转速的三次方成正比，由此可见，当负荷变化转速降低时，输出功率将按3次方递减，而变频器就能很好地解决这一问题[1]。

　　2 主电路

　　变频器采用多个低压功率单元的输出叠加起来得到中压，低压功率单元采用脉宽调制技术，已经过低压变频器的广泛应用实践证明是具有优秀性能的，所有功率单元都接收来自同一个中央控制器的指令，此指令通过光纤传输以保证绝缘等级达到6kV以上。电机的每相由5个功率单元串联进行驱动，功率为总功率的1/15，功率单元与其对变压器次级绕组以及对地绝缘等级为6kV以上，每相5个700VAC功率单元串联的变频器可产生3500VAC相电压。为功率单元提供电源的变压器次级组在绕制时相互之间有一定的相位差，这消除了大部分功率单元引起的谐波电流，所以初级电流近似为正弦波，因而功率因数能保持较高。