利德华福高压变频调速技术在热磨机的应用(2)

2.3绕线式电机改造鼠笼电机

由于现场原有电机为绕线电机，原启动方式采用水阻启动方式，且无串电机调速装置，无法进行调速，要将绕线电机改造成鼠笼电机。鼠笼式转子用铜条安装在转子铁芯槽内，两端用端环焊接，形状像鼠笼。绕线式转子的绕组和定子绕组相似，三相绕组连接成星形，三根端线连接到装在转轴上的三个铜滑环上，通过一组电刷与外电路相连接。

电机串电阻调速系统属于有级调速，调速的平滑性差；低速时机械特性较软，静差率较大；电阻上消耗的转差功率大，节能较差；变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流－直流－交流变频器和交流－交流变频器两大类，目前国内大都使用交－直－交变频器。其特点：效率高，调速过程中没有附加损耗；应用范围广，可用于笼型异步电动机；调速范围大，特性硬，精度高。

为克服传统交流绕线式电机串电阻调速系统的缺点，采用变频调速技术改造风机传动系统，可以实现全频率（0-50Hz）范围内的恒转矩控制。采用变频调速需改为鼠笼式运行，转子绕组已没有必要外接电组。为避免电刷与集电环之间因接触不良引起故障，将与集电环相接的三根线之间用导线短接，并将电刷举起。将绕线式电机转子三根引出线短接，并将电刷举起，即可将绕线式异步电机改造成鼠笼式电机。

三、高压变频调速系统的装置设计

3.1  高压变频器系统原理

按照电机学的基本原理，已知交流异步电动机的转速表达式为： n=(1-s)60f/p式中： s-滑差； p-电机极对数； f -电机供电频率。由上述公式可以看出，只要改变滑差s、或者电机极对数p、或者电机运行频率f，都可以达到调整电机本身速度的目的。

HARSVERT-VA系列高压变频调速系统采用功率单元串联多电平技术，属高－高电压源型变频器。变频器主要由移相变压器、功率模块和控制器三部分组成。变频器输入侧采用多重化移相变压器实现隔离和谐波抵消。无须功率因数补偿、谐波抑制装置，多脉冲整流技术的应用使得变频器电网侧谐波可满足IEEE519-1992标准和GB/T14549-93标准。变频器输出采用多个功率单元移相式PWM波形输出串联叠加，得到多电平高压，实现较低的输出电压谐波、共模电压和dv/dt。无须附加输出滤波装置，不会对电机的绝缘、轴承造成损害，可直接驱动普通鼠笼式、绕线式异步电机和同步电机。

移相变压器：电网电压经过干式移相变压器降压后给变频器功率单元供电，变压器采用移相多重化设计，以达到降低输入谐波电流的目的。

功率柜： 功率柜为三组输入、单组输出的交一直一交电压源型逆变器结构，功率单元通过整流、逆变过程实现对驱动电机供电电源的频率调节。变频器采用8个独立功率单元串联的方式来实现高压输出。有利于改善输出波形，由谐波引起的电机发热，噪音和转矩脉动都大大降低，所以这种变频器对电机没有特殊要求，可直接用于普通异步电机，不需要辅出滤波器。

控制器：控制器是变频器的控制中心，它完成变频器频率调节的全过程控制、变频器电气保护功能实现、以及变频器的人机交互与通讯接口功能实现。

3.2  北京利德华福高压变频调速系统优点

由于采用了高性能DSP芯片和新型一体化计算机，在秉承HARSVERT-A系列产品完美无谐波、高可靠性、功率/电压等级覆盖范围广、控制接口灵活等优良品质的基础上，HARSVERT-VA系列无速度传感器矢量控制高压变频调速产品能够实现功能更为丰富、性能更高的高压大容量交流传动控制。目前，HARSVERT-VA系列无速度传感器矢量控制产品的性能指标为：调速范围100:1，稳态转速精度0.5%，动态转矩响应时间小于200ms，启动转矩150%额定转矩，基本达到国际先进水平。

图2.1   北京利德华福高压变频器