汇川技术HD93系列10MVA高压变频器在大功率同步机上的应用

汇川技术HD93系列10MVA高压变频器在大功率同步机上的应用苏州汇川技术有限公司Suzhou inovance technology co., LTD关键词：10MVA、大功率同步机、烧结主抽、冶金Keywords：10MVA、high-power synchronous motor、sintering main exhauster、metallurgy摘要：本文主要介绍了大功率电励磁同步机的基本特点、变频改造的难点分析，以及汇川技术大传动产品线针对电励磁同步电机的解决方案，通过公司HD93系列10MVA产品目前的现场应用，了解同步机变频改造需注意的关键点以及改造效果分析。

一、概述国家“十二五”规划明确提出了关于节能减排的规范文件，如未能采取更加有效的应对措施，我国面临的资源环境约束将日益强化。

从国内看，随着工业化、城镇化进程加快和消费结构升级，我国能源需求呈刚性增长，受国内资源保障能力和环境容量制约，我国经济社会发展面临的资源环境瓶颈约束更加突出，节能减排工作难度不断加大。

从国际看，围绕能源安全和气候变化的博弈更加激烈。

一方面，贸易保护主义抬头，部分发达国家凭借技术优势开征碳税并计划实施碳关税，绿色贸易壁垒日益突出。

另一方面，全球范围内绿色经济、低碳技术正在兴起，不少发达国家大幅增加投入，支持节能环保、新能源和低碳技术等领域创新发展，抢占未来发展制高点的竞争日趋激烈。

规划中提出对电机系统实施变频调速、永磁调速、无功补偿等节能改造，优化系统运行和控制，提高系统整体运行效率。

变频调速尤其在大功率风机类平方转矩负载场合应用效果尤为明显。

冶金行业向来是耗能大户，尤其在目前产能过剩、利润低的情况下，节能显得尤为重要，钢铁行业中的大功率电动机耗费了大量的电费，由于实际过程导致工频运行大马拉小车现象严重，变频改造成了不二之选。

目前钢铁行业中的烧结主抽风机，功率一般为整个钢铁厂除了高炉鼓风机第二大功率的设备，而且多为大功率同步机驱动，同步机的变频改造一直以来就是一大技术难点，下面将介绍一下同步机的改造方案及应用效果。

1.自动扶梯NICE2000是当今最先进的自动扶梯一体化控制系统，集成了变频驱动和扶梯逻辑控制，辅以简单的外设就可构成完整的扶梯控制系统，该一体化控制系统申请了两项国家发明专利。

NICE2000的出现解决了困挠变频扶梯多年的三大难题：成本居高不下、重载下行的安全隐患、变频工频切换的振动。

旁路变频取消制动电阻能量直接反馈电网模块化的优点■结构紧凑、安装方便；■先进的矢量控制算法、电机参数自动调谐（静止调谐和完全调谐两种）、运行接触器控制、抱闸接触器控制、旁路变频节能控制、全变频节能控制、速度跟踪控制等多种扶梯控制专用功能；5.5kW变频器轻松拖动11kW电机。

无需PLC控制变频一体化高度集成的一体化驱动器，无需PLC，轻松实现旁路变频、全变频、自启动、故障显示、自动加油、方向显示等所有扶梯功能。

2. 电梯专用ME320L是一款专为电梯开发的专用变频器，分为异步变频器和IP后缀同步变频器。

ME320L标准配置PG卡、直流电抗器和制动单元，全部功能专为电梯设计，调试简单、性能优越。

同步和异步系列的功率范围均从2.2kW到55kW，适合别墅电梯、住宅电梯、商用电梯、载货电梯以及各种速度场合。

1、主回路适用于ME320L-4002~ME320L-4030系列变频器，大于30kW请加装制动单元2、状态信号输入输出（功能定义全部为默认值）3、模拟量速度给定4、多段速速度给定5、编码器分频输出（编码器输入，根据编码器类型选择相应PG卡，根据PG卡说明接编码器进线）假设多段速1为高速、多段速2为爬行、多段速3为检修，以1m/s为例3. 拉丝机专用 MD系列变频器—拉丝行业应用方案专家产品特点：高端：主拉、收线采用电流矢量控制变频器：超强的低频转矩、快速的动态特性、优秀的稳速精度；两组PID及性能优良的PID算法，满足系统全速范围的稳定运行要求；特色：强抗金属粉尘设计，适应行业应用环境：完善的三防漆处理工艺、独立风道和散热器外装方式；适应行业应用环境的EMC设计：标准内置直流电抗器、内置(外置)差模共模抑制装置；专用：针对拉丝机行业的控制特点，专业设计了以提高性能、简化系统为目的的专用型变频器；MD320-DL：单变频拉丝机专用变频器，可省略PLC，完成所有系统控制功能；MD320-SL：双变频拉丝机专用变频器，采用前馈PID方式和卷径计算功能，完成最佳收线效果；MD320-SD：双变频无摆杆拉丝机收线专用变频器；MD320系列的内置PID调节器，可独立实现恒张力条件下的电机运行速度和运行方向控制；广泛应用：近万套单变频、双变频系统、动力放线架，在全国各地（包括北方电网波动较大地区）稳定运行；数百套直进式拉丝系统（包括大型拉丝机）在全国各地稳定运行；4. 绕线机汇川变频器在精密绕线机上的应用1、工艺要求：a.可以做收线和倒线控制，正常工作都在收线状态；b.在整个运行过程中，要求张力摆杆稳定；c.收线的速度要求在1200m/min以上（收线变频器的运行频率在60Hz以上）；d.停车立即抱闸动作。

高压变频调速技术在发电厂中的应用研究李十幸摘要：在社会经济持续增长背景下，各个行业呈现良好的发展前景，尤其是电力事业，社会的发展需要电能的支持，用电量的激增，为新时期发电厂的经营发展带来了严峻的挑战。

在发电厂生产活动中，由于部分系统选择阀门和挡板调节管路流量，带来了不同程度上的电能损失，影响到发电厂的生产效益。

根据此类问题，充分发挥高压变频调速技术优势，制定合理的变频调速方案，以此来实现对电机控制系统的优化升级，尽可能降低电能的损失，提升生产效益。

本文就高压变频调速技术在发电厂中应用展开分析，结合实际情况，客观阐述技术要点。

关键词：高压变频调速技术；发电厂；风机；节能在发电厂电机组运行中，凝结泵、给水泵、循环水泵以及引风机等系统，作为发电机组安全运行的基础保障，辅机系统是否能够正常运行，将直接影响到发电厂的运行效益和节能效益。

辅机系统消耗电量占电场总用电量80%以上，而在发电机组容量规模的不断提升下，相应对辅机系统电机设备运行功率提出了更高的要求，如何能够在保证发电机组正常运行的同时，降低能源消耗，创造更大的效益，逐渐成为当前辅助系统发展的主要方向。

故此，为了有效解决发电机厂辅机系统能耗大和执行速度慢的问题，通过应用高压变频调速技术，制定完善、可靠的高压变频调速控制方案，有助于进一步提升电厂辅机系统性能，促使发电机组可以安全高效运行，实现节能降耗的目标，意义十分深远。

由此看来，加强高压变频调速技术在发电厂中应用研究十分关键，为后续工作开展提供参考作用。

一、高压变频调速技术控制原理在电厂辅机系统运行中，主要是为了控制电能生产中的流量、液位和压力等参数，以往的控制方案主要是通过阀门和挡板实现对参数的定量调节，在这个过程中可能存在不同程度上的电能损耗，不利于发电厂生产效益[1]。

高压变频调速技术作为一种有效的节能控制技术，通过对辅机系统工艺参数调节，实现对电机电源频率精确控制，维持辅机系统输入和输出之间的电能平衡，这样不仅可以保证辅机系统的正常运行，还可以实现节能降耗，避免节流损失的目的。

汇川高压变频器在螺杆式空压机上的应用案例空压机简介：空压机是气源装置中的主体，它是将原动机（通常是电动机）的机械能转换成气体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置。

空压机常见类型分为容积式和动力式，此次改造的螺杆式空压机就是容积式空压机中的一种。

一、现场概况客户是一家实际生产能力60万吨/年的煤矿企业。

现采用两台高压空压机作为井下气动工具的气源装置，由于电网容量相对较小，无法直接工频启动，再加上空压机自身会有大量能量的浪费，客户最终决定选择汇川HD90高压变频器对空压机进行变频改造。

空压机相关参数如下：1、空压机型号：SWT-250W2、排气量：40m³/min3、额定功率：250kW4、额定电压：10000V5、额定电流：21.8A6、额定转速：1485rpm7、额定频率：50Hz二、改造前方案高压空压机通常采用工频启动方式，空压机启/停信号直接控制高压接触器闭合/断开，空压机驱动电机直接工频启动，示意图如下：空压机在运行过程中，根据压力罐检测到的压力大小，控制阀门进行加载和卸载控制，确保压力罐压力在0.65MPa到0.75MPa之间波动，保证井下拥有足够的气源；在采用工频方式启动时，主要有以下缺点：1、启动电流仍然很大，直接影响电网的稳定性与其它用电设备的运行安全；2、空压机时常出现空载运行，电能浪费严重，处于非经济运行状态；3、启动时对设备的冲击较大，一些部件的动作频率高（如电磁阀等），导致设备后期维护费用高；4、工频运行，设备噪音大。

三、汇川技术HD90空压机改造方案汇川技术根据现场空压机实际情况，为客户提供与电机功率相匹配的高压变频器，型号为HD90-J100/450-DN，变频器采用内置PID调节方式，通过压力罐中检测压力值大小实时调节电机转速，从而达到恒压输出的目的，示意图如下：图三：汇川HD90变频改造方案示意图变频器采用远程控制方式，启/停信号由空压机控制给出，变频器的运行信号、故障信号反馈给空压机控制系统，保留了客户原有的操作习惯，极大的方便了客户使用。

汇川技术高压变频器在大功率同步电机中的应用在冶金行业中，烧结主抽风机往往采用大功率同步电机来驱动。

同步机启动方式为工频异步降压软起动，通过挡板来调节流量，但这种启动和调节方式存在诸多问题，例如启动电流大、重载下容易产生失步、电能浪费严重等，因此对高压大功率同步电机进行变频改造势在必行。

汇川此次针对河北某钢铁主抽风机的现场情况，采用先进的磁链闭环矢量控制技术，对同步电机进行了变频节能改造。

改造后，彻底解决了启动电流大、重载失步、维护费用高等问题，每年实现节电费用达320万以上。

此次对同步机的成功改造标志着汇川在同步电机应用中的突破。

[ 关键词 ]冶金；节能改造；高压大功率同步电机；烧结主抽风机；高压变频器1 引言众所周知，冶金行业是国民经济生产中的耗能大户和污染大户。

在冶金行业生产过程中，风机和水泵的耗电量占到其生产成本的35%～45%。

近几年，国家实行节能减排政策，针对冶金行业等耗能大户重点改造；通过几年的发展和总结，现国产高压变频器在风机水泵负载上的节能技术日趋成熟，节能减排效果明显。

在冶金行业有诸多设备具有变频应用前景和空间，但是其中广泛推广、被众多用户所接受的还主要集中在风机和循环水泵两类负载上。

冶金行业典型应用负载有很多种，其中烧结主抽风机、高炉鼓风机及制氧压缩机的功率较大，其运行速度由不同工况而改变，节能改造效果明显。

烧结主抽风机由于其工艺的节能空间大，很多EMC厂家对其改造很感兴趣。

一背景1.1烧结工艺过程为了保证供给高炉的铁矿石中铁含量均匀，并且保证高炉的透气性，需要把选矿工艺产出的铁精矿制成10～25mm的块状原料铁矿粉。

造块目前主要有两种方法：烧结法和球团法。

两种方法所获得的块矿分别为烧结矿和球团矿。

目前以抽风工艺烧结为多，烧结机分为带式和环式。

图1 烧结工艺烧结工艺是指根据原料特性所选择的加工程序和烧结工艺制度，它对烧结生产的产量和质量有着直接而重要的影响。

按照烧结过程的内在规律选择合适的工艺流程和操作制度，利用现代科学技术成果，强化烧结生产过程，能够获得先进的技术经济指标，保证实现高产、优质、低耗。

高压变频调速技术在发电厂中的应用任英【摘要】针对电厂风机或水泵等辅机系统采用阀门、挡板调节管路流量而造成大量电能资源浪费的问题,结合水泵或风机变频调速节能控制原理,提出利用变频调速方案对电机控制系统进行节能升级改造.结合电厂#3机组一次高压风机系统实际情况,探讨高效可行的电机变频调速节能升级改造方案.#3机组一次风机改造后1年的运行反馈数据分析结果表明,变频调速技术通过动态调节电机转速来控制流量、降低轴功率,具有非常良好的节能效果,同时改造方案降低电机起动电流和起动次数,避免频繁起动对电机和电网的冲击破坏,具有好的推广应用前景.【期刊名称】《上海电气技术》【年(卷),期】2012(005)003【总页数】4页(P59-62)【关键词】电厂;变频调速;风机;节能改造【作者】任英【作者单位】无锡工艺职业技术学院,江苏宜兴214200【正文语种】中文【中图分类】TM761给水泵、凝结泵、引风机、送风机、循环水泵、磨煤机等电机拖动系统，是发电机组安全可靠、节能经济高效稳定运行的重要辅机系统；同时，也是电厂厂用电系统中重要的负荷设备，属于电厂中的主要耗电大户。

在电厂中，辅机系统耗电量约占厂用电用电量的80%左右，其中锅炉给水泵、凝结水泵、循环水泵等给排水辅机系统的耗电量约占整个厂用电系统的45%；而锅炉送风机、引风机等风机系统的耗电量约占整个厂用电系统的30%。

发电机组容量规模的进一步提高，对辅机设备功率性能提出了更高的要求，高能耗、响应慢、调节性能差等已成为辅机系统制约发电机组安全高效运行的重要制约瓶颈［1］。

因此，针对电厂常规辅机系统中存在的能耗较大、节流损失较大、执行器响应速度较慢、调节非线性较严重、设备故障率较高等问题，采取合理的高压变频调速控制方案对电厂辅机系统进行技术升级改造，有效增强辅机系统中水泵、风机等电机拖动系统的调节性能，提高其运行的安全可靠性和电能综合利用效率，确保发电机组安全高效进行电能生产，促进电厂在低碳绿色环保技术要求的基础上实现节能降耗的目的［2］。

高压变频器在长距离多点驱动强力带式输送机中的研究与应用国内现有大多数煤矿的强力带式输送机一般都采用工频拖动，由于电机长期工频运行，造成强力带式输送机运行起来非常不经济，还会带来昂贵的维护费用，这与现在创建节能环保型社会的精神是相违背的。

长距离大功率多点驱动强力带式输送机选用高压变频驱动系统对降低煤矿企业维护成本和节约社会能源都具有非常现实的经济意义和社会意义。

随着高压变频技术的不断进步和完善，其在煤矿企业应用范围将会越来越广泛。

标签：高压变频；多点驱动；长距离；大功率1概况平煤股份八矿明斜井强力带式输送机设计运量Q=800t/h，运距L=2930m，坡度为β=15°，带宽B=1200mm，设计最高带速V=4m/s。

总装机功率P=5×800kw，采用6kv高压变频软启动，张紧方式采用机尾机身下重车张紧，主电压等级6000v，辅助电压等级1140v。

整机采用一部强力带式输送机，驱动方式为头部驱动加中部多点驱动的联合驱动方式。

整部带式输送机分为主机和子机两部分：主机胶带强度ST4500，电机配置：3*800kw；子机胶带强度ST3150，电机配置：2*800kw，与主机单台电机功率一致。

子机长度570m，子机机头距离主机机头为1350m。

平煤股份八矿明斜井强力带式输送机具有长距离、高电压、大功率、中间采用多点驱动等特点，这在中国平煤神马能源化集团公司目前尚属首次应用。

2主要研究内容2.1主机和子机起停过程中的同步控制。

平煤股份八矿明斜强力井带式输送机按一条胶带机设计，采用母机3电机（2用1备）+子机2电机的驱动方式，因此主机同子机保持同步显得尤其重要，如果同步较差，可能引起皮带运行的跳动，甚至烧坏变频器。

本方案采用的主从控制同步运行变频系统是由完全独立的多台变频器通过主、从机的同步通讯方式保证各个电机的转速、以及功率平衡的。

各个电机中任意一台都可作为主机，其它为从机，主从机之间的同步控制是由高压变频器内的“内嵌式同步控制器”实现的。

高压大容量变频器在火力发电厂中的应用摘要：介绍了目前高压变频器产品的特点，以及高压变频器在火力发电厂应用时的三种接线方案，分析了这三种接线方案的优缺点和适用场合，并从设计的角度提出了一些需要注意的问题。

应用实例的运行情况表明，在火力发电厂中应用高压大容量变频器，可降低发电厂的厂用电率，提高机组的运行性能。

关键词：火力发电厂高压变频器接线随着交流变频调速技术的高速发展，低压变频器以其通用性广、可靠性高、控制灵活以及通信的网络化、容量的扩大化等特点在各个领域已得到了广泛应用。

同时，由于新型电力电子器件如绝缘栅双极晶体管（IGBT）、集成门极换向晶闸管（IGCT）等的出现，计算机技术的发展和新型的控制理论（如矢量控制技术、直接转矩控制技术）的应用，高压变频器（国外称之为中压变频器）也得到了快速发展。

其应用主要是在冶金、纺织、化工等工业领域，近两年才在发电厂得到少量应用。

1 高压变频器的特点同低压变频器相比，高压变频器具有以下特点：a）低压变频器功率元件多为IGBT。

对于某些小容量变频器则采用了智能功率模块(IPM)，如日立公司生产的J300系列就采用了IPM，该系列最大容量为76 k VA。

而高压变频器元件采用的功率元件种类较多，各种元件的耐压和通流能力不同，应用的变频器型式也不同。

具有代表性的高压变频器和功率元件如表1所示。

世界上生产高压变频器的厂家较多，除表1外还有其它厂家，如俄罗斯莫斯科电力科学研究院（华能北京热电厂在热网水泵上采用了该公司ЭTBA系列变频器），法国CEGELEC公司，日本三菱公司、东芝公司，意大利的ANSALDO 公司等。

我国目前也有一些公司生产高压变频器，如成都东方凯奇电气有限责任公司、北京先行新机电技术有限责任公司等。

b）由于低压IGBT在低压变频器中得到了广泛应用，所以低压变频器已趋于电压源型；而对于高压变频器，仍在千方百计地寻求办法解决功率元件的耐压问题。

目前高压变频器有多种电路结构，如三电平电压源型、多电平电压源型、电流源型和采用低压单相变频器串联的高压变频器。

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