高压变频器及其在火电厂的应用前景

　　目前，国内火电厂中大量的6kV风机和水泵需要进行节能改造，节能改造最有效的技术手段就是采用变频器。高压变频器在国内还没有合适的产品，而在国外，工业发达国家的高压变频器技术已趋于成熟，已推出了一系列高压变频器产品。如：美国GE公司的INNOVATION MV、ABB公司的1557 MV (1557 M)、罗宾康公司的HARMOVY，ROSS HILL公司的VFD；欧洲西门子公司的 SIMOVERT MV、ABB公司的ACS 1 000、 ANSALOD公司的VFD；B本Fuji公司的 FRENIC4600 FM4。
　　1 高压变频器的类型和特点
　　高压变频器的类型主要分为二种，即高一低一高型和高一高型。而高一高型又分为二种，即多重化技术型和高耐压器件型。下面分别了介绍它们的构成及特点。
　　1．1 高—低—高型
　　高一低一高型高压变频器，亦称间接高压变频器，它由输入变压器、低压变频器和输出变压器组成。输入变压器为降压变压器，它将高压电源降至变频器所允许的电压，经低压变频器后，再经输出变压器即升压变压器升压后，供给高压电动机。
　　高一低一高型高压变频器由于经历两次电压变换，增加了电能损耗，影响了节能效果，并且占地面积大，还产生了大量的高次谐波，具有较明显的缺陷。由于这种类型变频技术难度相对较小，投资相对较低，故适用于功率小于200KW的高压电动机。
　　1．2 高一高型
　　1．2．1 多重化技术型
　　所谓多重化技术就是采用多组低电压小功率IGBT(绝缘栅双极型晶体管)PWM变频单元串联输出为高压变频器，实现大功率集成。各变频单元由一个多绕组的隔离变压器供电，并以高速微处理机和光导纤维实现控制和通信。其输出电压为2．3—6kV，功率为 800—5600kW。
　　多重化技术型与一般三电平技术变频器的输出谐波相比较，多重化技术型高压变频器 19次以下的谐波几乎完全消除，所以不需要任何输出滤波器，从本质上就能保证提供正弦波电压输出，而且即使在低速时也能保持很好的正弦波形，不需要配置输出滤波器。因此多重{C技术型高压这频器消除了因谐波造成的电机振动、噪音和温升等问题。由于谐波大为减少，所以变频器的效率高达98％以上。又由于采用{氏压功率器件，所以工作可靠，调速性能优越，且完美无谐波，对电网几乎无影响，它适合于功率为1MW以上的高压电动机的应用。多重化技术型高压变频器的缺点是价格昂贵，占用空间较大，安装较困难。
　　1．2．2 高耐压开关器件型
　　变频器中常用的开关器件多为IGBT GTR(大功率晶体管)、GTO（门极可关断晶闸管)等。由于制造水平及厚材料等原因，这些开关器件的耐压值一般在1．2—1．8kV，很难直接应用于6kV的电压。为了攻克这一技术难题，国内外许多科研机构和大的电气公司都倾注了大量的人力和物力进行研究，现已开发出了高耐压开关器件。如ABB公司的IGCT(场控晶体管)，耐压为3．9kV；西门子公司的HV—IGBT，耐压为4．5kV。
　　西门子公司的SIMOVERT MV系列变频器就属于高耐压开关器件型高压变频器，它采用传统的交一直一交变频器结构，整流部分采用12脉冲或24脉冲二极管整流器，逆变部分采用三电平PWM逆变器。由于采用了耐压较高的开关器，使串联的开关器件数减少。这样使制造成本降低，柜体尺寸减少，可靠性提高。但是，由于逆变部分采用了传统的三电平方式，所以不可避免地会产生比较大的谐波分量；因此，输出侧需要配置滤波器才能应用于通用电动机，否则，必须配用西门子的专用电动机。若采用具有输入滤波器的AFE有源前端整流器，几乎可以不存在向电网反馈谐波电流。当然，这种采用AFE 高动态性能的SIMOVERT MW装置，控制线路复杂，价格昂贵一般情况下不采用。