1 引言  
   電力電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)發(fā)展，電氣傳動技術(shù)正經(jīng)歷著比較大革新。工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域大量使用高壓感應(yīng)異步電動機(jī)，已經(jīng)由傳統(tǒng)改變其它機(jī)械環(huán)節(jié)控制方法，改造為直接改變供給交流電源頻率和幅值變壓變頻控制方法，進(jìn)行速度調(diào)節(jié)和位移控制，可以提高生產(chǎn)工藝，降低能源消耗。特別是當(dāng)今面臨能源危機(jī)條件下，節(jié)能降耗有近期直接經(jīng)濟(jì)效益，更有長遠(yuǎn)社會效益。 

    采用新型高壓大功率電力電子器件構(gòu)造直接“高-高”式變頻器，具有結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠特點，有很好調(diào)速和起動與制動性能。采用不控整流和全控器件進(jìn)行開關(guān)調(diào)制，具有輸入側(cè)高功率因數(shù)、整裝置優(yōu)良控制性能和高運(yùn)行效率。特別是改變送給電動機(jī)電流頻率，很寬轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)進(jìn)行率轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，可以取很好節(jié)電效果，風(fēng)機(jī)和水泵節(jié)能改造上已經(jīng)到廣泛證實。 
2 高壓變頻器系統(tǒng)組成和原理 
    AMB-HVI高壓變頻器具有運(yùn)行穩(wěn)定、調(diào)速范圍廣、輸出正弦波形好、輸入功率因數(shù)高、效率高等特點，對電網(wǎng)諧波污染小，總體諧波畸變THD小于4%，直接滿足IEEE519-1992諧波抑制標(biāo)準(zhǔn)，功率因數(shù)高，不必采用功率因數(shù)補(bǔ)償裝置，輸出波形好，不存諧波引起電機(jī)附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動、噪音、輸出dv/dt、共模電壓等問題，不必加輸出濾波器，就可以使用普通異步電機(jī)。 

2.1功率單元 
      AMB-HVI系列高壓變頻器6KV系列每相由六個功率單元串聯(lián)而成，10KV系列每相由九個功率單元串聯(lián)而成，各功率單元具有*相同結(jié)構(gòu)。每個功率單元為三相輸入，單相輸出交直交PWM電壓源型逆變器結(jié)構(gòu)，同時還包括驅(qū)動、保護(hù)、監(jiān)測、通訊等組件組成控制電路，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。控制IGBT工作狀態(tài)，輸出PWM電壓波形。每個功率單元額定輸出電壓為580V，串聯(lián)后輸出相電壓3480V，線電壓達(dá)到6kV或｀10KV。 

      AMB-HVI系列高壓變頻器輸出采用多電平PWM技術(shù)，同一相功率單元輸出相同幅值和相位基波電壓，但各載波之間互相錯開一定電角度，實現(xiàn)多電平PWM，使輸出電壓非常接近正弦波。輸出電壓每個電平臺階單元直流母線電壓大小，dv/dt很小，功率單元采用較低開關(guān)頻率，以降低開關(guān)損耗，但輸出波形等效開關(guān)頻率可以達(dá)到單元開關(guān)頻率6倍，且輸出電平數(shù)增加，輸出相電壓為13電平，電平數(shù)和等效開關(guān)頻率增加有利于改善輸出波形，降低輸出諧波.　 

2.2IGBT驅(qū)動原理 
IGBT驅(qū)動原理 
     AMB-HVI變頻器功率單元中，使用高性能、智能化IGBT驅(qū)動模塊對主控系統(tǒng)輸出PWM控制信號進(jìn)行隔離、緩沖處理后，使弱電信號（TTL電平）能夠驅(qū)動高壓回路中大功率IGBT器件，輸出我們需要SPWM電壓。 
驅(qū)動模塊輔助功能還包括：對IGBT進(jìn)行短路、過流、欠壓、過熱監(jiān)測和保護(hù)。當(dāng)負(fù)載或功率單元一旦出現(xiàn)短路、過流、欠壓等方面故障，驅(qū)動模塊將故障信號上傳到主控系統(tǒng)，主控系統(tǒng)微處理器將故障類型進(jìn)行辨別處理后，發(fā)出命令使驅(qū)動模塊停止工作，禁止該功率單元輸出。與此同時主機(jī)中故障處理控制邏輯還會故障類型進(jìn)行更進(jìn)一步判斷，以決定系統(tǒng)是否發(fā)生真正故障，系統(tǒng)采取報警停機(jī)或繼續(xù)運(yùn)行，以保護(hù)變頻器與配電系統(tǒng)安全，不至于造成更大故障和更大經(jīng)濟(jì)損失。 

2.3輸入變壓器 
      AMB-HVI系列高壓變頻器輸入側(cè)變壓器采用移相式變壓器，其電氣原理圖如圖4所示。變壓器原邊繞組為6kV，副邊共十八個繞組分為三相。每個繞組為延邊三角形接法，分別有±5o、±15o、±25o移相角度，每個繞組接一個功率單元，這種移相接法可以有效消除35次以下諧波。，采用移相變壓器進(jìn)行隔離降壓，使輸入側(cè)功率因數(shù)0.96以上，不會對電網(wǎng)造成超過國家標(biāo)準(zhǔn)諧波干擾。 

3 改造方案 
     考慮到變頻器退出運(yùn)行后，不影響生產(chǎn)，確保系統(tǒng)正常工作，配置工頻旁路，當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時，將電機(jī)投切到工頻下運(yùn)行。整個系統(tǒng)由1臺高壓變頻柜、1臺控制柜、1臺變壓器柜、一臺旁路柜、一臺電機(jī)及一臺送風(fēng)機(jī)組成。 
      有3個高壓隔離開關(guān)，確保不向變頻器輸出端反送電，K1與K3采用一個雙投隔離開關(guān)，實現(xiàn)自然機(jī)械互鎖，并采用S7-200PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)電氣連鎖，避免系統(tǒng)誤操作。當(dāng)K2、K3閉合，K1斷開時，電機(jī)運(yùn)行變頻狀態(tài)；當(dāng)K2、K3斷開，K1閉合時，電機(jī)工頻運(yùn)行，此時高壓變頻器從高壓中隔離出來，便于檢修、維護(hù)和調(diào)試。 
變頻改造以前，#1爐兩臺送風(fēng)機(jī)均采用調(diào)節(jié)風(fēng)板開度方式控制鍋爐進(jìn)風(fēng)量，其電機(jī)裕量較大，電能浪費(fèi)特別嚴(yán)重，同時頻繁對風(fēng)板進(jìn)行操作，導(dǎo)致風(fēng)板可靠性下降，影響機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。且電機(jī)工頻起動特別困難，起動電流大，對電網(wǎng)沖擊較大，并造成電機(jī)籠條松動、有開焊斷條危險。一般起動后不允許停機(jī)。 
進(jìn)行變頻改造后，送風(fēng)機(jī)風(fēng)板開度保持全開，基本不需要改變，實際所需風(fēng)壓，由DCS系統(tǒng)PID調(diào)節(jié)計算，輸出4～20mA模擬電流信號發(fā)給變頻器，調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)節(jié)送風(fēng)量目，滿足運(yùn)行工況要求。 
同時，進(jìn)行變頻改造后電機(jī)啟動和調(diào)節(jié)過程中，轉(zhuǎn)速平穩(wěn)變化，電流沒有任何沖擊，解決了電機(jī)啟動時大電流沖擊問題，消大啟動電流對電機(jī)、傳動系統(tǒng)和主機(jī)沖擊應(yīng)力，大大降低日常維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用。 

4 節(jié)能效果 
     大唐洛陽雙源熱電有限公司#1爐送風(fēng)機(jī)變頻改造后提高了運(yùn)行自動化程度，降低了大量電能損耗，較大程度降低了運(yùn)行成本，取了較好經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，具體節(jié)能分析如表1所示。 
5 結(jié)論 
      送風(fēng)機(jī)變頻改造后，節(jié)約了大量電能，改善了工藝過程，電機(jī)實現(xiàn)了軟啟動，延長設(shè)備使用壽命，減少維修量；電機(jī)振動情況到了改善，取了預(yù)期效果。 
中高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)是實施有效節(jié)能重要裝備，是國家當(dāng)前社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展急需，加快建設(shè)節(jié)約型社會歷史進(jìn)程中，我們必將迎來一個高壓變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展和推廣應(yīng)用時代