高-低- 高 变频器的应用及趋势

1高压变频器的分类

高压变频器主要有两种类型：即直接高压变频器和高低高变频器。

直接高压变频器(中压变频器制造业)是一种不需要变压器，直接输入，输出高电压的变频器。目前主要有以下3种拓扑结构型式：一是采用功率元件串联构成桥臂的直接高压变频器;二是采用单相逆变器串联的完美无谐波高压变频器;三是三电平高压变频器。

高低高式高压变频调速器，又称间接高压变频器，这是一种完全不同结构的变频器，该变频器由降压变压器，变频器，升压变压器构成。

降压变压器原边接受电网馈电，其电压可以为3kV，6kV或10kV;副边将电压变至与变频器相匹配的电压等级。降压变压器可选择双绕组或三绕组，三绕组的变压器更有利于消除变频系统对电网的谐波干扰及提高功率因数。过去多选用交直交电流型变频器，但现在多选择通用型的电压型变频器，因为后者的性能更高，价格更便宜。

2高低高变频器与高压变频器的比较

以上列举的三种拓扑结构的直接高压变频器出于消减变频系统对电网谐波干扰和电机共模电压等的考虑，无一例外仍采用了输入变压器。这样相对高低高变频器而言，它省去了一台升压变压器，并因而减小了占地面积，提高了效率。当然，某些直接高压变频器性能会优于高低高变频器，但是对于风机，水泵调速来说，这是意义不大的。

因此，高低高变频器对高电压(6~10kV)，中小容量(300~1000kW)的风机，水泵调速节能运行而言，从性能/价格比等方面综合考虑，仍然是十分合适的。高低高变频器与其它类型高压变频器的性能比较

3高低高变频器的应用

某冶炼厂烟化炉风机拖动电机为JK2500-2型交流鼠笼式异步电机，定子电压为6kV，额定功率为500kW，绝缘等级B.

烟化炉作业期间停机待料的时间较长，且吹炼的各个阶段所需要的风量也不一样，因此需要对风量进行调节。按照过去的办法是将多余的风量进行放空，这样，不仅浪费了大量的能源，而且还造成了噪声污染。经过对各种调节手段进行综合比较，最终决定采用高低高变频器对风机进行变频调速。

3.1系统结构简介

(1)高压开关柜。高压变频器通过进线柜与电网联接，通过切换柜与原系统实现连锁，避免误操作。同时进线柜还完成对电网电压，电流，用电量的监测，并实现过流，过压，欠压，缺相，变压器故障等继电保护。

(2)降压变压器。降压变压器是一个三绕组整流变压器，其二次侧有两套三相绕相，分别接成形和Y形，基波电流相位相差30电角度。

(3)低压变频器及滤波器。低压变频器将降压后的电源进行变频变压和PWM调制。本系统采用交直交电压型变频器，其整流部分由2路二极管整流桥并联而成，主接触器设在中间直流回路。

逆变部分是由IGBT构成的三相桥式逆变器，输出端还接有一个LC滤波回路。

(4)升压变压器。升压变压器将变频变压后的低压电源升到与电机机相匹配的电压等级。升压变压器是本系统的关键，在设计，制造过程中应充分考虑到高频调制波形带来的磁饱和，发热，绝缘等一系列问题。

3.2应用情况

该高低高变频器自1999年9月投入使用以来，一直运行稳定。根据其在现场的使用情况来看，主要有以下特点：

(1)适应恶劣环境，可靠性高。冶炼厂空气中金属粉尘含量高，夏秋季气温高，春冬季多雨多雷，这种环境对电子装置无疑将产生影响。但是经过近一年的运行，变频器未发生过大的故障。

(2)操作简单。以前主要靠调节放空阀的开闭来调节风量，很难实现精确的风量控制。使用变频器以后，通过调节给定电位器便可实现风量调节，既减轻了操作工的劳动强度，避免误操作，又消除了噪声污染，还节约了能源。

(3)节能显着，投资回收期短。离心式风机其轴功率与转速的3次方成正比，因此利用变频器降低风机转速，可以大幅度节省电能。根据对风机机组使用该变频器前后的能量平衡实测统计，未使用变频调速器以前每天吹炼8炉共耗电9944.9kWh，使用变频器后每天吹炼8炉共耗电5071.56kWh，节电率达49%，根据当地现行电价折算，可在2年内收回设备投资。

(4)谐波含量小。变流装置的使用将会对电网电源带来污染，影响到别的电子装置的正常工作。尤其是当变流装置容量很大时，这种污染更不容忽视。于是，变流装置的谐波含量也就成为衡量其性能的一个重要指标。

3结语

综上所述，与传统的高低高电流型变频器相比，高低高电压型变频器在输入，输出波形和控制性能等方面已有很大的改善，完全能够满足对谐波，效率，力矩，调速范围的要求。因此，高低高电压型变频器对于高电压，中小容量电机拖动风机，水泵是非常适用的。

我国工业用风机，水泵大多用高压电动机拖动，是用电大户，但同时也蕴藏着巨大的节能潜力。高压变频器的发展完善，为节约能源提供了新途径。对于大容量，动态性能要求高的场合，可以使用直接高压变频器：对于中，小容量，动态性能要求不高的场合，可以使用高低高式变频器。

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