英威騰中壓變頻器介紹

深圳市英威騰電氣有限公司自2003年開始，就致力于中壓變頻器（電壓為660V~690V、1140V）的開發(fā)與應(yīng)用，在不斷的實踐與探索中，積累了豐富的經(jīng)驗。目前，開發(fā)與生產(chǎn)的中壓變頻器產(chǎn)品，已經(jīng)成功應(yīng)用于城市供水，油田的潛油電泵、注水泵、磕頭機，煤礦中的主井風(fēng)機、皮帶機、掘煤機（防暴）等等領(lǐng)域，獲得了良好的經(jīng)濟效應(yīng)與社會效應(yīng)。目前，我公司能生產(chǎn)中壓變頻器產(chǎn)品的功率范圍為22KW~800KW，幾乎含蓋所有工礦企業(yè)的應(yīng)用需求。

一、INVT中壓變頻器

主要器件及技術(shù)說明：
1、使用4400V反向電壓整流橋；
2、使用直流電抗器，降低了輸入電流諧波,提高變頻器輸入端的功率因素；
3、逆變模塊使用3300V高壓IGBT,沒有IGBT的串聯(lián),功率器件數(shù)量減少，提高了系統(tǒng)的可靠性，新一代模塊損耗低，提高了整機效率；
4、驅(qū)動電路使用光纖隔離傳輸可實現(xiàn)遠距離驅(qū)動，提高高壓電路的抗干擾性能；
5、±15%電壓波動設(shè)計，能承受瞬間250%沖擊電流，低頻轉(zhuǎn)距大,適應(yīng)中國電網(wǎng)和工況；6、電流沖擊抑制能力強，負載大范圍波動時，能安全穩(wěn)定運行；
8、采用了先進的SVPWM非正弦脈寬調(diào)制技術(shù)，在正弦波中注入零序信號。電壓空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)( SVPWM) 即是在正弦波中注入適當(dāng)?shù)娜�次諧波的非正弦調(diào)制技術(shù)，它的線性調(diào)制度較SPWM高15％，而且輸出諧波小。減少了開關(guān)頻率，降低了開關(guān)損耗，提高了系統(tǒng)的可靠性及壽命；
9、能抑制電機的瞬態(tài)過電流，瞬態(tài)沖擊電流可達到250％，保證了在重負載下不跳脫，不影響生產(chǎn)效率；
10、完善的保護：過流、過壓、過載、欠壓、欠載、缺相、短路、過熱等；

二、防爆變頻器技術(shù)
深圳市英威騰電氣有限公司和其他防爆設(shè)備公司合作開發(fā)的防爆兼本安變頻器通過高效能熱管或其他高效能散熱技術(shù)，其極低熱阻的高效散熱性能，使高壓IGBT的散熱得到解決，設(shè)計最大變頻器功率可達到800kW/1140V。針對煤礦井下的特殊環(huán)境，防爆變頻器除了在箱體結(jié)構(gòu)方面采取了相應(yīng)的防潮、防滴水措施外，在主回路方面盡量加大爬電距離與電氣間隙，在控制回路方面，所有的控制板均采取了特殊防潮措施。防爆變頻調(diào)速裝置采用英威騰CHV系列無速度傳感器的矢量控制方式。無速度傳感器的矢量控制的基本控制思想是根據(jù)輸入的電動機的參數(shù)，按照一定的關(guān)系分別對作為基本控制量的勵磁電流（或者磁通）和轉(zhuǎn)矩電流進行檢測，并通過控制電動機定子繞組電壓的頻率使勵磁電流（或者磁通）和轉(zhuǎn)距電流的指令值、檢測值達到一致，并輸出轉(zhuǎn)矩，從而實現(xiàn)矢量控制。采用無速度傳感器矢量控制方式的變頻器不僅可在調(diào)速范圍上與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美，而且可以控制異步電動機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，以保證在低頻（0.5Hz）運行時額定轉(zhuǎn)矩的輸出可達到1.5倍。

INVT中壓變頻器的應(yīng)用
一、在礦用防爆皮帶運輸機上的應(yīng)用
皮帶機是現(xiàn)代化煤礦高產(chǎn)高效的主要運輸設(shè)備，皮帶機的拖動技術(shù)形式多樣，直接啟動、調(diào)速型液力偶合器、軟啟動、交流變頻拖動等多種形式。皮帶機示意圖如下：

煤礦井下皮帶機目前對拖動技術(shù)的要求越來越高，基本要求是：
(1)控制簡單，啟動特性好，調(diào)速性能好，啟動轉(zhuǎn)距大；
(2)節(jié)能；
(3)工作可靠，維護量小；
(4)價格適中。
采用無速度傳感器矢量控制（SVC）的防爆變頻器能夠滿足用戶要求，將是井下皮帶機拖動的發(fā)展方向。

1、技術(shù)比較
（1）直接起動，轉(zhuǎn)矩大，但力的傳導(dǎo)不均，尾部反應(yīng)慢，在皮帶底部有堆積現(xiàn)象。
（2）偶合器起動，皮帶機慢慢起動，當(dāng)達到一定轉(zhuǎn)矩時皮帶開始運轉(zhuǎn)，而且起動過程中出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，造成安全隱患。
（3）采用防爆軟起動，皮帶機空載時起動平穩(wěn)，轉(zhuǎn)矩降低，減少沖擊，延長電機、膠帶機、機械系統(tǒng)的使用壽命，但重載時需突跳，對膠帶機沖擊較大。
（4）采用防爆變頻器時，調(diào)速范圍廣，起動轉(zhuǎn)矩大，可以在重載下緩慢起動，起動安全可靠，對于多電機拖動同步性能好，在匹配煤流傳感器后，可自動依據(jù)煤流大小自動調(diào)速，一般可節(jié)約電能，并且電機功率因數(shù)有明顯提高。

2、綜合成本的比較
（1）電動機 減速器直接起動初期投入費用不高，但維護費用大。
（2）電動機 液力偶合器 減速器，初期投入不太高，維護費用較大。另外因設(shè)備處于回風(fēng)巷內(nèi)道，液力偶合器維護不好常常漏油，有很大的安全隱患。
（3）軟起動電動機 減速器，初期投入費用居中，維護費用相比前兩種要少，能滿足使用要求。
（4）變頻器 電動機 減速器，初期投入費用較高，維護費用最低，可調(diào)整運行速度，僅從帶電一項上就可逐步收回成本。
綜上所述，應(yīng)用變頻器是最好的一種方式。

3、變頻器在皮帶機拖動上的應(yīng)用特點
（1）優(yōu)越的軟起動、軟停止特性。防爆變頻器的起動、停止時間是任意可調(diào)（0-10min）的，也就是說起動時的加速度和停車時的減速度任意可調(diào)，同時為了平穩(wěn)起動，還可匹配其具備的S型加減速時間，這樣可將皮帶機起停時產(chǎn)生的沖擊減少至最小，這是其它驅(qū)動設(shè)備難以達到的。
（2）驗帶功能。煤礦的生產(chǎn)運輸系統(tǒng)多以皮帶機為主，運輸系統(tǒng)檢修維護的主要工作是皮帶機的檢修維護，低速驗帶功能是皮帶機檢修的主要要求，變頻調(diào)整系統(tǒng)為無極調(diào)速的交流傳動系統(tǒng)，在空載驗帶狀態(tài)下，變頻器可調(diào)整電機工作在5%-100%額定帶速范圍內(nèi)的任意帶速。
（3）平穩(wěn)的重載起動。皮帶機在運煤過程中任意一刻都可能立即停車再重新起動，必須考慮“重載起動”能力。由于變頻器采用無速度傳感器矢量控制方式，低頻運轉(zhuǎn)最大可輸出1.5倍額定轉(zhuǎn)矩，因此最適于“重載起動”。
（4） 功率平衡。煤礦井下皮帶機系統(tǒng)多為雙滾筒驅(qū)動或多滾筒驅(qū)動，為了保證系統(tǒng)內(nèi)的同步性能，首先，要求位于機頭的各滾筒應(yīng)同步啟停，在某一電機故障時能使系統(tǒng)停機，同時為了保證系統(tǒng)的運輸能力，應(yīng)盡量保證各滾筒之間的功率平衡。通過調(diào)整相應(yīng)兩變頻器的速度給定來調(diào)整兩電機之間的速度差，便可以任意增大或減小兩驅(qū)動電機的電流差值的大小，因此可以通過單獨的控制系統(tǒng)控制各電機的電流值，通過調(diào)整各電機的速度來使各電機電流值逐步趨于平衡。英威騰CH系列特有下垂功能，可動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)的功率平衡。
（5）自動調(diào)速、節(jié)電效果明顯。對應(yīng)于煤礦的特殊生產(chǎn)條件，有時，煤的產(chǎn)量是極不均勻的，當(dāng)然皮帶機系統(tǒng)的運煤量也是不均勻的，在負載輕或無負載時，皮帶機系統(tǒng)的高速運行對機械傳動系統(tǒng)的磨損浪費較為嚴重，同時電能消耗也較低速運行大的多，但因生產(chǎn)的需要皮帶機系統(tǒng)又不能隨時停車，采用單獨的控制系統(tǒng)對前級運輸系統(tǒng)的載荷、本機運輸系統(tǒng)的載荷進行分別測量，這樣可控制變頻器降速或提前升速。對于載荷不均的皮帶機系統(tǒng)，可大大節(jié)約電能。
（6）降低膠帶張力。由于采用防爆變頻器所產(chǎn)生的良好起動特性，至少可降低起動張力30%，如在初期設(shè)計選擇膠帶強度時可降低一個標號。在實際應(yīng)用過程中，由于降低了起動沖擊，皮帶機機械系統(tǒng)的設(shè)備損耗也隨之降低，尤其托輥及滾筒的壽命成幾倍的延長。
（7）現(xiàn)場應(yīng)用證明，采用防爆變頻器將大大提高皮帶機的可靠性，降低機械系統(tǒng)損耗，減少運輸系統(tǒng)的維護量，且節(jié)能明顯。隔爆變頻器以其特有的軟啟動特性，較高的性價比，將成為井下皮帶機拖動的發(fā)展方向。
4、皮帶機同步功率平衡的應(yīng)用方案
針對煤礦防爆裝置對兩臺變頻器的同步性要求精度高，設(shè)計方案如下：
方案一：簡易控制

如圖3，通過模擬量信號給定同步速度，穩(wěn)態(tài)時使用速度下垂控制，并且兩臺變頻器共直流母線，達到能量的均衡，使系統(tǒng)更節(jié)能。特別需要說明，下垂控制功能專用于多臺電機驅(qū)動同一負載的工況。多臺電機驅(qū)動同一負載時，不可避免的會出現(xiàn)速度不同步問題，速度快的電機將承受較重負載。這種情況下，變頻器設(shè)置下垂功能后，可根據(jù)負載變化自動調(diào)整運行頻率，使高轉(zhuǎn)速電機速度下垂變化，從而使負載均衡分配。