高压变频器在氧化球团厂抽风机上的应用

　　1　引言

　　高压变频器已经越来越广泛的运用在电力、冶金、石化、水泥、采矿等各种领域中，在这些行业中由于先期设计中存在层层加码的理念，因而经常出现“大马拉小车”的情况。对于拖动风机、泵类等负载情况下，存在很大的节能空间，另一方面也能改善现场环境降低噪声污染。因此，2007年6月承德铜兴矿业有限责任公司决定对公司的球团厂1#抽风机 6kw/450kw电机进行变频调速改造，加装三垦力达superdrive a7系列高压变频器，以降低能耗，改善风机的调节性能，降低噪声。

　　2　superdrive a7高压变频器原理与特点

　　2.1　系统结构

　　superdrive a7系列高压变频器采用单元串联多电平技术，属于高-高电压源型变频器，可直接6kv输入，直接6kv输出。整个变频器系统包括:移相变压器、功率单元、控制箱、触摸屏人机界面、外部接口端子、检测装置、温度显示等设备组成。

　　图1　系统结构图

　　主电路结构的每相由5个功率单元串联，如图1所示，各个功率单元由输入隔离变压器的二次隔离线圈分别供电，每个功率单元的输出单相电压为690v，每相有五个单元，其相电压为690×5=3450v，叠加后输出三相构成y形，如图2所示，其线电压为×3450约为6kv，可直接输出给6kv电机供电。

　　图2　电压叠加原理

　　变压器采用h级绝缘的移相整流变压器，可靠性高。变压器的副边有15个低压绕组，每级单元之间移相电角度12°，谐波性能好。

　　该结构使用低压器件实现了高压输出，降低了对功率器件的耐压要求，对电网谐波污染非常小。输入功率因数高，不必采用输入谐波滤波器和功率因数补偿装置，输出波形接近正弦波。

　　2.2　功率单元

　　功率单元结构如图3所示，为交—直—交方式，每个功率单元主要由输入熔断器、三相全桥整流器、电容器组、igbt逆变桥、直流母线和旁通回路构成，同时还包括控制驱动电路。每个单元为三相输入，单相输出的脉宽调制型变频器。其输出的电压状态为1、0、-1，每相五个单元叠加就可以产生11种不同的电压等级。

　　功率单元为模块化设计，每个功率单元可以相互替换。而且当某个功率单元出现故障时，可以封锁该功率单元igbt触发信号，并让其旁路，而不影响其他功率单元的运行。

　　2.3　控制器

　　控制器核心采用双dsp+fpga结构来实现，精心设计算法可以保证电机达到最优的运行性能。控制器还可选购内置plc，用于与现场各种操作信号和状态信号的调节，配置相应模块即可满足相关通信的需求。结构上采用背板箱体结构，功能模块独立板卡。控制器与各功率单元之间采用光纤通讯技术，低压部分与高压部分完全可靠分离，系统具有很高的安全性和可靠性，同时具有很好的抗干扰能力。