國產(chǎn)高壓變頻器在煉鐵除塵系統(tǒng)中的應(yīng)用

2．3功率單元電氣原理

功率單元主要由三相橋式整流器、電容器組、IGBT逆變橋構(gòu)成，同時(shí)還包括驅(qū)動(dòng)、保護(hù)、監(jiān)測、通訊等組件的控制電路。通過控制IGBT的工作狀態(tài)，輸出PWM電壓波形，原理圖如圖3。

圖3功率單元電氣原理圖

2．4變頻器系統(tǒng)配置原理

每個(gè)功率單元都是由低壓絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）構(gòu)成的三相輸入，單相輸出的低壓PWM電壓型逆變器。功率單元電路見圖3。每個(gè)功率單元輸出電壓為1、0、－1三種狀態(tài)電平，每相8個(gè)單元疊加，就可產(chǎn)生17種不同的電平等級(jí)，分別為±8、±7、±6、±5、±4、±3、±2、±1和0。圖4為一相合成的正波輸出電壓波形。此種多級(jí)串聯(lián)電壓型變頻器，采用功率單元串聯(lián)，而不是用傳統(tǒng)的器件串聯(lián)來實(shí)現(xiàn)高壓輸出，所以不存在器件均壓的問題。每個(gè)功率單元承受全部的輸出電流，但僅承受1/8的輸出相電壓和1/24的輸出功率。8對(duì)依次相移7.5°的三角載波對(duì)基波電壓進(jìn)行調(diào)制，如：對(duì)A相基波調(diào)制所得的8個(gè)信號(hào)，分別控制A1～A8八個(gè)功率單元，線電壓波型具有33階梯電平，它相當(dāng)于48脈波變頻，理論上47次以下的諧波都可以抵消，總的電壓和電流失真率可分別低于1.2％和0.8％，堪稱無諧波污染變頻器。變頻器同一相的功率單元輸出相同的基波電壓，串聯(lián)各單元之間的載波錯(cuò)開一定的相位，每個(gè)功率單元的IGBT開關(guān)頻率若為600Hz，則當(dāng)8個(gè)功率單元串聯(lián)時(shí)，等效的輸出相電壓開關(guān)頻率為9.6kHz。功率單元采用低的開關(guān)頻率可以降低開關(guān)損耗，而高的等效輸出開關(guān)頻率和多電平可以大大改善輸出波形。波形的改善除減小輸出諧波外，還可以降低噪聲、dv/dt值和電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。所以這種變頻器對(duì)電機(jī)無特殊要求，可用于普遍籠型電機(jī)，且不必降額使用，對(duì)輸出電纜長度也無特殊限制。

圖4一相合成的正波輸出電壓波形

3、系統(tǒng)的工藝分析和節(jié)能分析。

攀鋼煉鐵廠4號(hào)高爐的出鐵場除塵系統(tǒng)工藝流程圖如圖5。

圖5出鐵場除塵系統(tǒng)工藝流程圖

系統(tǒng)設(shè)計(jì)風(fēng)量1450000m3/h,依據(jù)＃4高爐煉鐵工藝的要求，約兩小時(shí)左右煉一爐鐵，除塵風(fēng)機(jī)由于生產(chǎn)工藝的要求需要在煉鐵時(shí)停止除塵，在出鐵時(shí)開始除塵，也就是說變頻調(diào)速裝置要在煉鐵時(shí)低速（20Hz）運(yùn)行（煉鐵時(shí)間大約70分鐘），出鐵時(shí)高速（50Hz）運(yùn)行（出鐵時(shí)間大約50分鐘）。另外，4號(hào)高爐的除塵系統(tǒng)采用的時(shí)兩個(gè)除塵風(fēng)機(jī)除塵，兩個(gè)除塵風(fēng)機(jī)的電機(jī)的工況一樣，但只有一臺(tái)安裝有變頻調(diào)速裝置，可以進(jìn)行節(jié)能比較。由于5、6、7月為4號(hào)高爐的調(diào)試時(shí)間，數(shù)據(jù)不準(zhǔn)并對(duì)耗電量的計(jì)算有影響，但進(jìn)入8月份后高爐運(yùn)行正常，4號(hào)高爐的8月份出鐵量時(shí)98283噸，1號(hào)除塵風(fēng)機(jī)電機(jī)（采用東方日立變頻調(diào)速）的耗電量是729029千瓦小時(shí)，2號(hào)除塵風(fēng)機(jī)電機(jī)（不采用變頻調(diào)速）的耗電量是1066990千萬小時(shí)，依據(jù)以上數(shù)據(jù)電費(fèi)在0.45元/度的情況下,那么每月估算節(jié)約的電費(fèi)約為15萬元左右。

4、引用變頻器的優(yōu)越性

改裝置于2004年5月底一次性投入了生產(chǎn)運(yùn)行，運(yùn)行至今，充分體現(xiàn)出該裝置的先進(jìn)性，主要的特點(diǎn)如下：

該裝置性能穩(wěn)定，工作可靠，操作簡便，大大減輕了運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；

變頻風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)，風(fēng)機(jī)在低頻下起動(dòng)，電流很小，避免了原來在較大慣性負(fù)荷情況下，數(shù)倍于額定起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)和機(jī)械設(shè)備的沖擊；

提高了功率因數(shù)，功率因數(shù)在0.95以上；

風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的降低，減緩了風(fēng)機(jī)葉輪、軸承和密封件的磨損，變頻風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)明顯好于其他的工頻風(fēng)機(jī)，有利于延長電機(jī)和風(fēng)機(jī)的使用壽命；

低輸入諧波。

大量節(jié)能,經(jīng)濟(jì)效益顯著。

5、結(jié)論

通過這幾個(gè)月的運(yùn)行，證明DFCVERT-MV2240/6B高壓變頻器性能好，可靠性比較高，節(jié)能非常明顯，短期內(nèi)就能收回成本，而且大大改善了工藝條件，提高了生產(chǎn)效率，說明在煉鐵除塵系統(tǒng)改造是非常成功的，同時(shí)在煉鐵行業(yè)除塵系統(tǒng)有很好的推廣價(jià)值。