H橋級聯(lián)型多電平高壓變頻器的原理與應(yīng)

1、H 橋級聯(lián)型多電平高壓變頻器的原理與應(yīng)用強(qiáng)、李愛武（湖南中科電氣股份有限公司 岳陽 414000 ） 摘要：本文綜述了高壓變頻器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和應(yīng)用現(xiàn)狀， 比較了幾種典型的高壓變頻器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及 其優(yōu)缺點(diǎn)，分析了 H 橋級聯(lián)型多電平高壓變頻器在鳳寶鋼鐵轉(zhuǎn)爐除塵風(fēng)機(jī)中應(yīng)用，通過計(jì)算分析以及實(shí)際 運(yùn)行的效果，證明了高壓變頻器在電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能中的重要作用。關(guān)鍵詞：高壓變頻器 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 變頻調(diào)速 節(jié)能引言我國的冶金、化工、電力、水處理等行業(yè)中使用的風(fēng)機(jī)、水泵占全國用電總量的比例如 表 1-1 所示。裝備名稱全國裝備臺數(shù)（萬臺）估計(jì)裝備功率（萬 KW）估計(jì)耗電量（億 KW.h）占全國用比例（%）風(fēng)機(jī)30

2、006000110021水泵700300055010壓縮機(jī)50020004007.28表 1-1 全國風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)耗電量這些風(fēng)機(jī)、泵類等高壓、大容量設(shè)備，基本都是采用高壓電動機(jī)且為不可調(diào)速的恒速馬 達(dá)，其消耗的能源占電動機(jī)總能耗的70%以上。縱觀這些機(jī)械的使用情況，它們大多不是長 年工作在額定電壓，而是經(jīng)常只有50%-70%甚至更低的輸出量。而且這類機(jī)械很多使用恒轉(zhuǎn) 速交流傳動，以擋板、閥門或空放回流的方法進(jìn)行調(diào)節(jié)，而擋板開度通常只能達(dá)到45%-70% 左右，約有30%-50%的能量白白損耗掉，風(fēng)機(jī)、水泵的功率越大，損失越嚴(yán)重。目前電機(jī)系 統(tǒng)節(jié)能工程被定位國家發(fā)改委啟動的十大重點(diǎn)節(jié)能工程

3、之一。對電機(jī)系統(tǒng)的節(jié)能來說，不管 從調(diào)速、起動和制動性能上來說，采用變頻技術(shù)是最為理想的節(jié)能途徑，尤其在某些特定工 藝下，高電壓、大功率的電機(jī)采用高壓變頻器節(jié)能效果尤為明顯。利用高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)平 滑地調(diào)節(jié)這些電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，并根據(jù)輸出量的要求改變輸出功率，可以節(jié)約大量電能和改善 控制性能，使機(jī)組安全穩(wěn)定地運(yùn)行。1幾種高壓變頻器的主回路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及節(jié)能優(yōu)勢變頻器是運(yùn)動控制系統(tǒng)中的功率變換器。目前，我國高壓變頻器呈現(xiàn)三大趨勢：（1）功率單元串聯(lián)多電平技術(shù)依然是市場的主流。（2）向大功率方向發(fā)展。（3）隨著高壓變頻技術(shù)的成熟，將大幅拓展工藝控制對于變頻調(diào)速的需求。 高壓變頻器不像低壓變頻器那樣具有成熟

4、的一致性的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而是限于功率器 件的電壓耐量和高壓使用條件的矛盾，國內(nèi)外各變頻器生產(chǎn)廠商，采用不同的功率器件和不 同的主電路結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)各種拖動設(shè)備的要求，因而在各項(xiàng)性能指標(biāo)和適用范圍上各有差異， 其實(shí)現(xiàn)主要有兩種方式：采用升、降壓變壓器的“高-低-高”式變頻器，亦稱間接高壓 變頻器。無輸出變壓器的“高高”式變頻器，亦稱直接變頻器。帶有輸出變壓器的變頻 器已被逐步淘汰，直接高壓輸出的變頻器是今后的發(fā)展方向。高壓變頻器的主電路都采用交-直-交結(jié)構(gòu)，使用輸入變壓器。多重化整流部分有可控（可以實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行）和不可控之分；為了滿足IEEE-519規(guī)定的諧波要求（THD5%）,至少要 采用1

5、8脈沖整流，否則要增加濾波器；采用PWM整流效果最好，但最昂貴。交-直-交高壓變頻器又分為電流源型和電壓源型結(jié)構(gòu),分別如圖1 和圖2 所示,是變頻器的基本結(jié)構(gòu)，優(yōu)點(diǎn)是控制簡單，缺點(diǎn)是對單管的耐壓要求高。SC整流器GT（逆變器 濾波電容器圖SC整流器GT（逆變器 濾波電容器圖1：交-直-交電流源（CSI）變頻器結(jié)構(gòu)圖2：交-直-交電壓源（VSI）變頻器結(jié)構(gòu)除基本結(jié)構(gòu)外，高壓逆變器的多重化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有：二極管箝位的多電平結(jié)構(gòu)、電容 箝位的多電平結(jié)構(gòu)和多電平串聯(lián)的H橋結(jié)構(gòu)，其一個橋的逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示。圖4 所示為12脈沖整流二極管箝位的三電平結(jié)構(gòu)；2圖 5所示為18脈沖整流的四電平結(jié)構(gòu)。多

6、重化逆變器的三電平、四電平結(jié)構(gòu)應(yīng)用較多，也有七電平、九電平的變頻器產(chǎn)品問世。但超一 一一 一一 一I*一 一一 一一 一I*圖5 交-直-交18脈沖整流四電平變頻器電流源型高壓變頻器是AB公司的典型產(chǎn)品，使用SGCT作為主開關(guān)器件；電壓源型變頻器主要有三電平（或多電平）結(jié)構(gòu)和H橋結(jié)構(gòu)。三電平電壓源型結(jié)構(gòu)如圖4所示，主開關(guān)器件 使用HIGBT、IGCT和IEGT，這種結(jié)構(gòu)主要使用在Siemens和ABB公司中等容量的產(chǎn)品， 其結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可以使用小容量的管子輸出高電壓，電路結(jié)構(gòu)和控制簡單；缺點(diǎn)是要使用輸 出濾波器，并且需要針對我國不同于歐洲的電壓等級而專門定做6kV的高壓變頻器。多電平 高壓變頻

7、器如懸浮電容的四電平結(jié)構(gòu)是ALSTOM公司的典型產(chǎn)品。清華大學(xué)研制的高壓變頻 器使用兩個IGCT （4.5kV / 630A）串聯(lián)的三電平結(jié)構(gòu)，直接輸出交流6kV/ 1400kw，且變頻 器性價(jià)比在用戶可以承受的范圍內(nèi)。圖6所示為多電平串聯(lián)的H橋逆變器結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)要求特殊設(shè)計(jì)的輸入變壓器，其優(yōu) 點(diǎn)是可以使用低壓IGBT、輸出波形完美無諧波，不用輸出濾波器；缺點(diǎn)是可靠性略差。3多電平串聯(lián)的H橋逆變器羅賓康公司的產(chǎn)品，適合做各個級別容量的產(chǎn)品。多電平串聯(lián)的H橋逆變器羅賓康公司的產(chǎn)品，適合做各個級別容量的產(chǎn)品。A2TA6T圖6多電平串聯(lián)H橋變頻器結(jié)構(gòu)無論何類型的高壓變頻器在特定的工藝要求下，其節(jié)能

8、的優(yōu)勢都是很明顯的。在以往的 大功率電機(jī)的節(jié)能調(diào)速，一般采用下列幾種方式：星/角接啟動器、自耦降壓啟動、配套電 容補(bǔ)賞器，提高功率因數(shù) 終端電壓、配套電磁調(diào)速器（適合于無級調(diào)速），減少啟動時機(jī) 械沖擊等。以上幾種節(jié)能調(diào)速，節(jié)能效果均不明顯，并且調(diào)速范圍窄，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定、電機(jī)的 效率低，損耗大、經(jīng)常出現(xiàn)故障，不能滿足連續(xù)生產(chǎn)的需要、調(diào)節(jié)精度低，響應(yīng)慢等。高壓 變頻器以節(jié)能為目的典型應(yīng)用是風(fēng)機(jī)調(diào)速、泵類調(diào)速，為了保證生產(chǎn)的可靠性，各種生產(chǎn)機(jī) 械在設(shè)計(jì)配用動力驅(qū)動時，都留有一定的富余量。當(dāng)電機(jī)不能在滿負(fù)荷下運(yùn)行時，除達(dá)到動 力驅(qū)動要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成電能的浪費(fèi)。風(fēng)機(jī)、泵類等設(shè)備

9、傳 統(tǒng)的調(diào)速方法是通過調(diào)節(jié)入口或出口的擋板、閥門開度來調(diào)節(jié)給風(fēng)量和給水量，其輸入功率 大，且大量的能源消耗在擋板、閥門的截流過程中。當(dāng)使用變頻調(diào)速時，如果流量要求減小， 通過降低泵或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速即可滿足要求。案例剖析現(xiàn)已2007年鳳寶鋼鐵轉(zhuǎn)爐除塵風(fēng)機(jī)采用的湖南中科電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的CSHF多電 平H穎級聯(lián)型高壓變頻器為例，從工藝特點(diǎn)、變頻器結(jié)構(gòu)、節(jié)能原理以及節(jié)能效果進(jìn)行詳細(xì) 的分析介紹。轉(zhuǎn)爐廠除塵工藝特點(diǎn)鳳寶鋼鐵轉(zhuǎn)爐除塵高壓電機(jī)采用6KV供電，三臺電機(jī)采用二用一備方式，電機(jī)型號分別 為：1#機(jī) JK500-2,500KW;2#機(jī) YYK450-2,630KW;備用機(jī) JK500-2,500K

10、W，現(xiàn)全部采用液力偶 合器進(jìn)行調(diào)速，1#電機(jī)正常運(yùn)行電流為42A, 2#電機(jī)正常運(yùn)行電流為44A,功率因素為0.86。 根據(jù)轉(zhuǎn)爐除塵工藝要求只有 50%的時間會出現(xiàn)較多的粉塵需要高速運(yùn)轉(zhuǎn)，其余時間可低速運(yùn) 轉(zhuǎn)在 20HZ 以下,因此如果采用變頻技術(shù)將風(fēng)機(jī)速度按工藝要求運(yùn)行將可以有效降低除塵系圖 7：轉(zhuǎn)爐煉鐵出鐵場工藝周期圖7中：A到B、E到F為轉(zhuǎn)爐冶煉時間；B到C、F到G為升速時間，可以調(diào)節(jié)；C到D、 G到H為轉(zhuǎn)爐出鐵時間；D到E、H到I為減速時間，可以調(diào)節(jié)。改造方案根據(jù)以上工藝要求，又因?yàn)槌龎m風(fēng)機(jī)所配電機(jī)為高壓電機(jī)，不允許頻繁啟停。風(fēng)機(jī)長期 采用工頻運(yùn)行，現(xiàn)在采用液力耦合器調(diào)速，由以往經(jīng)驗(yàn)可

11、知，液力耦合器存在以下主要缺點(diǎn)：調(diào)速范圍有限，為5095%,轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，高速段減小了設(shè)備的出力能力，低速 段影響節(jié)能效益的發(fā)揮;調(diào)速越低時效率越低，低速時發(fā)熱厲害;調(diào)速精度低，線性度差，響應(yīng)慢，不大適應(yīng)自動控制要求;電機(jī)雖然可以不帶載啟動，但仍然有5 倍左右的沖擊電流，影響電網(wǎng)穩(wěn)定;必須串入電機(jī)和機(jī)械的連接軸中，不適合于設(shè)備改造;液力耦合器故障時，沒有工 頻旁路系統(tǒng)，負(fù)載機(jī)械將無法運(yùn)轉(zhuǎn)，必須停機(jī)檢修;漏油嚴(yán)重，對環(huán)境污染大;可靠性差，維修難度大，嚴(yán)重浪費(fèi)人力及影響生產(chǎn)。經(jīng)過以上的分析，既要滿足工藝要求，又要達(dá)到調(diào)速節(jié)能的目的，采用高壓變頻器對電 機(jī)進(jìn)行拖動控制最為理想。方案定為一拖一方案。變頻

12、器選用專業(yè)制造高壓變頻的湖南中科 電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的 6Kv 高壓變頻器。湖南中科電氣 6Kv 高壓變頻器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理湖南中科電氣 6Kv 高壓變頻器為交直交電壓源型變頻器，采用直接“高-高”變換 形式，為單元串聯(lián)多電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)由多組功率模塊串聯(lián)而成，從而由各組低壓疊 加而產(chǎn)生需要的高壓輸出，它對電網(wǎng)諧波污染小，輸入電流諧波畸變小于 4%，電網(wǎng)輸入電 壓諧波畸變小于2%，直接滿足IEEE519-1992的諧波抑制標(biāo)準(zhǔn)，輸入功率因數(shù)高，不必采用 輸入諧波濾波器和功率因數(shù)補(bǔ)償裝置;輸出波形質(zhì)量好，輸出電流諧波畸變小于2%，不存在 諧波引起的電機(jī)附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動、噪音、輸出d /d

13、、共模電壓等問題，不必加輸出濾 ut波器，就可以使用普通的異步電機(jī)。變頻調(diào)速系統(tǒng)由變壓器柜、功率柜及控制柜組成。高壓 變頻調(diào)速系統(tǒng)示意圖如圖 8。卜3廠;I 111C廠LI山變用器桁卜3廠;I 111C廠LI山變用器桁功率柜AILWffl彈底二毎=甘電I彳 1f _ * V二4*二t :A *擢制柜4| RHl I圖8：咼壓變頻調(diào)速系統(tǒng)示意圖下面分述高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)幾大主要構(gòu)成部分及其特點(diǎn):3.3.1變壓器柜輸入移相變壓器的作用是將輸入的高壓工頻電變換成為多組彼此間相互絕緣、電位獨(dú)立 的低壓工頻電輸出，并分別送到各個變頻單元中，各變頻單元將輸入的各組低壓交流電分別 經(jīng)整流濾波變換成直流電然后再

14、逆變成單相交流電。4為了確保整個高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不會因?yàn)樽儔浩鞯墓收隙艿接绊?，控制?統(tǒng)為變壓器提供了相應(yīng)的測量和保護(hù)項(xiàng)目：（1）變壓器配封閉強(qiáng)迫風(fēng)冷系統(tǒng)，特點(diǎn)：風(fēng)量大、能耗小、噪聲低、外形美觀、安裝 簡便、運(yùn)行可靠，通過該系統(tǒng)，操作人員可隨時了解變壓器運(yùn)行溫度，還可以設(shè)定控制器溫 度轉(zhuǎn)折點(diǎn)，超溫報(bào)警，超溫跳閘等。（2）溫度保護(hù)采用三路巡檢溫度控制器，可以輸出溫度輕度過溫和嚴(yán)重過熱保護(hù)。具 有就地和遠(yuǎn)方超溫報(bào)警功能。變壓器溫度控制原理示意圖如圖9：圖9：變壓器溫度控制原理示意圖（3）變壓器柜內(nèi)裝設(shè)了電壓、電流檢測器件，中科電氣的高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)把相關(guān)電 壓檢測融入到了功率柜的功率單

15、元中，極大限度的減少了日常維護(hù)的工作量和縮小了整個設(shè)備的體積。變壓器輸入側(cè)電壓、電流檢測原理圖如圖10：圖 10：變壓器輸入側(cè)電壓、電流檢測原理圖圖 10：變壓器輸入側(cè)電壓、電流檢測原理圖3.3.2 功率柜功率柜是高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中非常重要的執(zhí)行部件，下面分別從結(jié)構(gòu)、功能原理、保護(hù) 等方面具體闡述功率柜的基本特點(diǎn)：（1）采用功率單元模塊化的設(shè)計(jì)理念，每一個功率單元可以從機(jī)架上非常方便的抽出 移動和更換，所有功率單元是完全一致的，如果某一單元由于故障而不能正常工作，可以在 允許設(shè)備退出的時間用備用單元將其替換，更換一個單元的時間只需5 分鐘，無須專用工具。（2）采用成熟的逆變技術(shù)，功率柜中每個功

16、率單元分別由輸入變壓器的一組副邊供電 功率單元之間及變壓器二次繞組之間相互絕緣，二次繞組采用延邊三角形接法，實(shí)現(xiàn)多重化， 以達(dá)到降低輸入諧波電流的目的。每個功率單元直接使用大功率功率器件，器件不必串聯(lián) 不存在器件串聯(lián)引起的均壓問題，結(jié)構(gòu)上完全一致，可以互換，系統(tǒng)為基本的單相逆變電路 整流側(cè)為二極管三相全橋，IGBT逆變橋的控制方式為PWM控制，并有自動單元旁路功能。 功率單元原理圖如圖 11。圖 11：圖 11：功率單元原理圖（3）采用單元旁路功能：當(dāng)某個功率模塊發(fā)生故障時自動旁路運(yùn)行，變頻裝置不停機(jī)， 故障單元退出運(yùn)行后，變頻器降額運(yùn)行，維持生產(chǎn)要求，大大提高了系統(tǒng)安全可靠性。（4）采用單元

17、串聯(lián)多電平技術(shù)，通過每個單元的 U、V 輸出端子相互串接而成星型接法給電機(jī)供電，對每個單元的PWM波形進(jìn)行重組，得到非常好的PWM波形，d /d 小,可減少 ut對電纜和電機(jī)的絕緣損壞，無須輸出濾波器就可以輸出電纜長度很長，電機(jī)不需要降額使用， 可直接用于舊設(shè)備的改造；單元輸出的PWM波形如圖12。同時，電機(jī)的諧波損耗大大減少, 消除了由此引起的機(jī)械振動，減小了軸承和葉輪的機(jī)械力。高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)輸出的相電壓 PWM 波形圖如圖 13。圖 12：單元輸出的 PWM 圖 12：單元輸出的 PWM 波形圖 13：相電壓 PWM 波形圖3.3.3 控制柜控制柜是整個高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心，變頻調(diào)速系

18、統(tǒng)的所有功能都基于先進(jìn)的控制理 念才得以實(shí)現(xiàn)，控制器精心設(shè)計(jì)的算法可以保證電機(jī)達(dá)到最優(yōu)的運(yùn)行性能。人機(jī)界面提供友 好的全中文監(jiān)控和操作界面，同時可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)化控制?？刂破鬟€包括一臺內(nèi)置 的PLC,用于柜體內(nèi)開關(guān)信號的邏輯處理，以及與現(xiàn)場各種操作信號和狀態(tài)信號（支持DCS 硬連接/RS485/Modbus/以太網(wǎng)等）的協(xié)調(diào)，并且可以根據(jù)用戶的需要擴(kuò)展控制開關(guān)量，增強(qiáng) 了系統(tǒng)的靈活性?？刂破鹘Y(jié)構(gòu)采用標(biāo)準(zhǔn)箱體結(jié)構(gòu)，各控制單元板采用FPGA、CPLD等大規(guī)模 集成電路和表面焊接技術(shù)，系統(tǒng)具有極高的可靠性?？刂破髋c功率單元之間采用光纖通訊技 術(shù)，低壓部分和高壓部分完全可靠隔離，系統(tǒng)具有極高的安

19、全性，同時具有很好的抗電磁干 擾性能。采用溫度檢測模塊可以隨時監(jiān)控高壓變頻器各個部位溫度。變頻器控制系統(tǒng)各部件 間的相互連接關(guān)系圖如圖14。6傳感器整光 纖 板光 纖 板電 源 板通 訊 轉(zhuǎn) 接 板主板主控單元人機(jī)界面6傳感器整光 纖 板光 纖 板電 源 板通 訊 轉(zhuǎn) 接 板主板主控單元人機(jī)界面圖 14：變頻器控制系統(tǒng)各部件間的相互連接關(guān)系圖 控制柜內(nèi)部元件采用導(dǎo)軌安裝，柜內(nèi)元器件的布置充分考慮了散熱要求、相互之間的間 隔距離、整齊美觀以及方便檢修等因素；所有布線都充分考慮電磁兼容的要求，信號線與電 源線分開布置，保證安全的運(yùn)行，并于通過電子工業(yè)安全與電磁兼容檢測中心的權(quán)威認(rèn)證 各項(xiàng)抗干擾度試

20、驗(yàn)均滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。變頻調(diào)速節(jié)能原理3.4.1 變頻調(diào)速的方法交流異步電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速由下式確定n = 60 f （1 一 s）/p式中：n-電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)速；f -輸入電源頻率；s-電動機(jī)轉(zhuǎn)差率；p -電動機(jī)極對數(shù)。由公式可知，變頻調(diào)速就是通過改變輸入到交流電機(jī)的電源頻率，從而達(dá)到調(diào)節(jié)交流 電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速的目的。變頻調(diào)速系統(tǒng)是從電網(wǎng)直接接收工頻50Hz的交流電，經(jīng)過交-直-交變頻方式，將輸入 的工頻交流電變換成為頻率和幅值都可調(diào)節(jié)的交流電直接輸出到交流電動機(jī)，實(shí)現(xiàn)交流電動 機(jī)的變速運(yùn)行。3.4.2 變頻調(diào)速的節(jié)能原理 除塵風(fēng)機(jī)作為一種基本的風(fēng)機(jī)類負(fù)載的工作特性如圖15所示。Q(mQ(m3

21、/h)圖 15：除塵風(fēng)機(jī)的工作特性NN曲線為負(fù)載按轉(zhuǎn)速Ni工作時的特性曲線，曲線為負(fù)載按轉(zhuǎn)速N2工作時的特性曲 線，為管網(wǎng)的阻力曲線。在第一種負(fù)載工況下，負(fù)載工作在A點(diǎn)，流量為Qi，壓力為Hi。如果負(fù)載仍然按Ni速度定速運(yùn)行，用擋板將流量調(diào)節(jié)為Q2時，壓力將上升到H3，負(fù)載工 作點(diǎn)移到B點(diǎn)。由于擋板的截流作用，管網(wǎng)阻力曲線由變?yōu)?。在A、B兩點(diǎn)，負(fù)載功率分別為PAH1X Q1，PBH 3X Q2，雖然Q2 H1，實(shí)際減小的 功率有限。如果不采用擋板調(diào)節(jié)，這時管網(wǎng)阻力特性保持曲線不變，改用調(diào)節(jié)負(fù)載速度來減小流NQ量，負(fù)載改按速度N 2運(yùn)行，工作特性為曲線，負(fù)載工作在C點(diǎn)，流量仍然為Q2,但壓力相比

22、B相比B、C兩點(diǎn)，負(fù)載減少的軸功率為:AP = P - P = (H - H ) x QB C322在風(fēng)道阻力特性不變的情況下，離心式風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Q、壓力H、軸功率P和轉(zhuǎn)速N之間滿足如下關(guān)系（相似定理）：Q X N , H oc N 2 , P oc N3。所以有：一N、所以有：一N、P _()2, ANP2C(1)3N2就是說，通過調(diào)速方式改變風(fēng)機(jī)風(fēng)量，風(fēng)量下降一半時，在不考慮到效率的情況下，風(fēng)機(jī)軸功率將下降87.5%。這也是為什么變頻調(diào) 速在風(fēng)機(jī)應(yīng)用上節(jié)能十分顯著的原因。另外，工頻50Hz電網(wǎng)直接啟動，對電網(wǎng)和機(jī)械沖擊較大，聲響很大，風(fēng)機(jī)類負(fù)載的平T t T 一 1方轉(zhuǎn)矩特性與異步電動機(jī)起動

23、時的機(jī)械特性曲線部分相似，可以m m_ L -計(jì)。而且變頻軟起動損耗很小，每年的起動節(jié)能也是很可觀的。當(dāng)采用變頻調(diào)速時，50Hz滿載時功率因數(shù)為接近1,工作電流比電機(jī)額定電流值要低許 多,這是由于變頻裝置的內(nèi)濾波電容產(chǎn)生的改善功率因數(shù)的作用,可以為電網(wǎng)節(jié)約容量 20% 左右。節(jié)能效果分析我們知道，根據(jù)風(fēng)機(jī)近似性原理：風(fēng)機(jī)負(fù)載與轉(zhuǎn)速有關(guān)，流量Q與轉(zhuǎn)速N成正比；風(fēng) 壓H與轉(zhuǎn)速的平方N 2成正比；軸功率P與轉(zhuǎn)速的立方N3成正比。當(dāng)轉(zhuǎn)速N降低時，其 實(shí)際功率按轉(zhuǎn)速的立方N3降低。（1）改造前及高速運(yùn)轉(zhuǎn)時1#電機(jī)改造前電功率：P1=1.732*6KV*42A*0.86=375KW2#電機(jī)改造前電功率：P2=1.732*6KV*44A*0.86=393KW（2）改造后低速運(yùn)轉(zhuǎn)時1# 電機(jī) P3=375*（20/50） 3=24KW2# 電機(jī) P4=393*（20/50”=25KW（3）若每年按 300 天工作日計(jì)算，改造前年耗電量為：（P1+P2） *24*300=5529600度 改造前年電費(fèi)為：5529600度*0.5元/度=276.48萬元 改造后年耗電量為：（375+24）/2+（393+25）/2*24*300=2941200度 改造后年電費(fèi)為： 2941200度*0.5元/度=147.06萬元 節(jié)電率達(dá)46.8%。應(yīng)用高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)產(chǎn)生的其他效果（1）維護(hù)量減少 采用變頻調(diào)