利德华福高压变频器在600MW机组给水系统中的应用(2)

作者：不详
供稿：米尔自动化网
阅读人次：

发布时间：2012-06-01

为确保系统的安全可靠性，系统采用分级、分段、模式识别的多重保护措施，确保保护有效不拒动、不误动、保护适当有效。该系统保护主要包括：

1) 变频器上口输入高压开关QF1配备变压器综合保护装置对变频器实施保护；

2) 变频器输入侧配备过流、过载、接地、缺相、过电压、欠压、变压器过热保护；

3) 变频器输出侧配备过流、速断、过载、缺相、过电压、欠压、单元过热等保护；

本技术方案提供HARSVERT系列完美无谐波系列高压变频器。该系列变频采用若干个低压PWM变频功率单元串联的方式实现直接高压输出。变频器具有对电网谐波污染小，输入功率因数高，输出波形质量好，不存在谐波引起的电机附加发热、转矩脉动、噪音、dv/dt及共模电压等问题的特性，不必加输出滤波器，就可以适用于普通异步电机等优势

四、10MW级超大功率高压变频技术要点

1、关键器件选择

高压变频器内部的主要逆变部分，采用的是德国优质品牌第四代IGBT芯片和PRIMEPACK封装技术生产的高性能IGBT，其技术优势主要体现在：

1) 第四代IGBT改善了IGBT的动作特性，使之比第三代IGBT的动作更加柔软；

2) 第四代IGBT在不产生严重电压尖峰毛刺的情况下可以适应更小的驱动电阻，实现了较第三代IGBT更低的开关损耗；

3) 第四代IGBT增强了的芯片的温度特性，可以运行于150℃，最高耐受温度为175℃,而第三代IGBT只能运行于125℃，最高耐受仅为150℃；

4) 第四代IGBT与第三代IGBT拥有一样的短路耐受能力，可以保证工作的安全可靠；

5) 第四代IGBT与第二代第三代IGBT相比较，在功率循环寿命方面表现优异，具体如下表：

利德华福高压变频器在600MW机组给水系统中的应用

6) 第四代IGBT保持了第三代IGBT的正温度特性，易于并联。

2、器件均流问题

由于单只IGBT芯片的通流能力有限，大功率产品通常采用IGBT并联来提高输出电流能力。IGBT本身具有正温度系数，具有自均流能力，适合并联。为了保证设备的可靠性，元器件首先在容量计算时提高设计裕量系数，近似两倍的余量。

采用动态均流和静态均流技术，降低IGBT的饱和压降Vce(sat)、反并联二极管的正向压降Vf对静态均流效果的影响；以及IGBT的跨导gfs和栅极－发射级阈值电压Vge_th、反并联二极管的反向恢复特性对动态均流效果的影响。

3、器件散热问题

在超大功率变频器中，发热功率密度远大于常规变频器，采用常规的散热结构无法满足高密度散热的需要。为此我们采用特殊的散热结构及布局设计，提高散热功率密度，优化热场分布，以避免IGBT结温过高导致器件损坏。

4、大电流电磁噪声抑制问题

IGBT开关动作时，在母排寄生电感上产生的尖峰电压是造成IGBT损坏的一个主要原因。该电压正比于工作电流、寄生电感、反比于IGBT动作时间。由于IGBT动作时间在不同电流下变化很小，在设备电流增大时，尖峰电压将随之等比例增加。IGBT并联的主电路结构造成线路感抗差异，这些感抗的不同将严重影响IGBT的动态工作特性，采用对称型主电路结构，大电流噪声得到有效抑制。

五、节能效益分析

在600MW锅炉给水系统中采用高压变频调速取代液力耦合器调速方式后，液力耦合器的效率稳定在97%，液耦损失减到了最低水平。通过变频调速的应用，给水泵驱动系统的效率得到提高。系统传动效率和功率传递关系如下图四所示。

利德华福高压变频器在600MW机组给水系统中的应用