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高压电机节能系统

高压电机节能系统

高压电机节能系统(高压节电器)

高压电机节能系统介绍

  

高压节能系统(高压节电器)

  高压风机、水泵、压缩机是工业领域主要的高耗能动力设备,也是电能浪费较为集中的用电设备,应用高压电机节能系统实施节能降耗,可以获得20%~40%的节电效果。    


  高压电机节能系统拥有多项自主创新及国内领先的核心技术,适合中国电网特性,符合国内用户使用习惯。内部采用单元串联多电平技术,叠波升压,充分利用高压变频器的成熟技术,因而具有很高的可靠性。控制单元由高速微处理器、人性化人机操作界面共同构成。其中人机操作界面有三种配置:PC机界面、嵌入式工控机界面、标准操作面板界面,用户可根据需要进行选择。控制器与功率单元之间采用光纤通讯技术,低压部分和高压部分完全可靠隔离,系统具有极高的安全性,同时具有很好的抗电磁干扰性能,可靠性大大提高。

 

高压电机节能系统工作原理


  HV Saver 高压电机节能系统(高压节电器)系列节电装置采用交-直-交直接高压(高-高)方式,主电路开关元件为IGBT。由于IGBT耐压所限,无法直接逆变输出6kV,且因开关频率高、均压难度大等技术难题无法完成直接串联。HV Saver节电装置采用功率单元串联,叠波升压,充分利用常压节电装置的成熟技术,因而具有很高的可靠性。下图为10kV输入6kV输出系列典型主电路图。
 

主电路拓扑结构图

高压节电器的主电路图

 

  隔离变压器为三相干式整流变压器,风冷,有使用寿命长、免维护等优点。变压器原边输入可为任意电压,Y接;副边绕组数量依节电装置电压等级及结构而定,10kV输入6kV输出系列为18个,延边三角形接法,为每个功率单元提供三相电源输入。
 

  为了最大限度抑制输入侧谐波含量,同一相的副边绕组通过延边三角形接法移相,绕组间的相位差由下式计算:

 

高压节电器计算公式

 

 
高压电机节能系统(2)

 

  由于为功率单元提供电源的变压器副边绕组间有一定的相位差,从而消除了大部分由单个功率单元所引起的谐波电流,所以HV SAVER节电装置输入电流的总谐波含量(THD)远小于国家标准5%的要求,并且能保持接近1的输入功率因数。

 

高压节能系统输出电压图

10kV输入6kV输出系列电压叠加图

 

  三相输出Y接,得到驱动电机所需的可变频三相高压电源。上图为10kV输入6kV输出(六单元)、节电装置系列的电压叠加示意图。

 

高压节能系统(高压节电器)电压波形图

10kV输入6kV输出系列单元输出及相电压波形示意图


  上图为六个690VAC功率单元串联时,每个功率单元输出的电压波形及其串联后输出的相电压波形示意图,可以得到6~0~-6共13个不同的电压等级。增加电压等级的同时,每个等级的电压值大为降低,从而减小了dv/dt对电机绝缘的破坏,并大大削弱了输出电压的谐波含量,图1为六单元节电装置输出的Uab线电压波形实录图,峰值电压为8.5kV。因为电机电感的滤波效果,输出电流波形更优于电压波形,图2即为输出电流Ia的实录波形图,峰值电流130A。电压等级数量的增加,大大改善了节电装置的输出性能,输出波形几乎接近正弦波。

 

高压节能系统(高压节电器)输出波对比

 

  功率单元原理见下图,输入电源端R、S、T接变压器二次线圈的三相低压输出,三相二极管全波整流为直流环节电容充电,电容上的电压提供给由IGBT组成的单相H形桥式逆变电路。

 

高压节能系统(高压节电器)功率单元原理图

快熔        二极管整流      直流环节      逆变输出     单元输出

功率单元原理图


  功率单元通过光纤接收信号,采用空间矢量正弦波脉宽调制(PWM)方式,控制Q1~Q4 IGBT的导通和关断,输出单相脉宽调制波形。每个单元仅有三种可能的输出电压状态,当Q1和Q4导通时,L1和L2的输出电压状态为1;当Q2和Q3导通时,L1和L2的输出电压状态为-1;当Q1和Q2或者Q3和Q4导通时,L1和L2的输出电压状态为0。输出电压波形见上图。

 

 
高压电机节能系统(3)

 

高压电机节能系统技术特点

  

  ● 高质量的电源输入:节能系统输入侧通过移相隔离变压器副边绕组,为功率单元提供隔离电源,可消除单个功率单元引起的大部分谐波电流。


  ● 完美的波形输出:节能系统输出侧采用单元串联脉宽调制叠波技术,大大削弱了输出谐波含量,输出波形为几近完美的正弦波。
 

  ● 控制方式多样化:可以在设备旁直接利用系统柜门主界面的启动、停机、调速等按钮实现系统的控制操作。也可以通过上位机进行实时状态监控,并可进行启动、停车、急停、复位、设定运行频率、参数刷新、查看故障记录等控制操作。同时,一台上位机可监控多台下位节能系统的运行。另外,灵活的可编程数字量和模拟量接口,可与DCS直接连接,实现设备与现场过程控制的完美结合。 
 

  ● 系统自诊断功能:自动检测核心主控制器、可编程序逻辑PLC及上位机等当前的状态,辅助分析各控制器间的通讯情况,并设计内核检测功能,协助分析控制器运行性能或解决故障。


  ● 友好的用户界面:界面采用全中文LCD显示,面板轻触按钮直接操作。参数设置全中文文字表述,易学易用,支持多个运行参数及状态同屏显示,可记录保存历次故障。 
 

  ● 完善的保护功能:节能系统同时具备过载、过流、缺相、接地、过压、过热保护, 设备出现问题,自动切换到旁路。

  

应用领域

  

  我公司的高压电机节能系统广泛应用于火力发电(引风机、送风机、吸尘风机、压缩机、排污泵、锅炉给水泵)、冶金(引风机、除尘风机、通风机、泥浆泵、除垢泵)、石油、化工(主管道泵、注水泵、循环水泵、锅炉给水泵、电潜泵、卤水泵、引风机、除垢泵)、市政供水(水泵)、污水处理(污水泵、净化泵、清水泵)、水泥制造(窑炉引风机、压力送风机、冷却器吸尘风机、生料碾磨机、窑炉供气风机、冷却器排风机、分选器风机、主吸尘风机)、造纸(打浆机)、制药(清洗泵)采矿行业(矿井的排水泵和排风扇、介质泵)等等。

  

高压电机节能系统技术参数及规格

 

产品容量

250KW-4000KW

尺寸(mm,宽×深×高)

800×1200×2200(多组)

额定电压

6KV-10KV

额定电流

详见箱体铭牌

输入频率

45Hz -50Hz

输出频率范围

0Hz -120Hz

调制技术

空间矢量控制的PWM

控制电源

220V1KVA

过载能力

120%2分钟,150%立即保护

环境湿度

90%,不结露

安装方式

串联在电机电源侧

设计使用年限

15

  

  以上高压电机节能系统(高压节电器)产品规格尺寸仅供参考