產(chǎn)品頻道

近日，利德華福自主研發(fā)生產(chǎn)的第一臺(tái)5600kW/10kV無(wú)速度傳感器矢量控制高壓變頻器在國(guó)內(nèi)某鋼鐵集團(tuán)公司順利投入生產(chǎn)運(yùn)行，此項(xiàng)目是目前我公司功率等級(jí)最大的高壓變頻器在現(xiàn)場(chǎng)的成功應(yīng)用，它的投運(yùn)標(biāo)志著利德華福產(chǎn)品技術(shù)邁上了一個(gè)新的臺(tái)階，改變了5000kW以上大功率高壓變頻設(shè)備由少數(shù)國(guó)外企業(yè)所壟斷的市場(chǎng)格局。

前言

利德華福5600kW/10kV無(wú)速度傳感器矢量控制高壓變頻器用于拖動(dòng)某鋼鐵廠的帶燒風(fēng)機(jī)，帶燒風(fēng)機(jī)是鐵廠燒結(jié)車間燃燒小車工作時(shí)的主抽風(fēng)機(jī)。主抽風(fēng)機(jī)既是燒結(jié)線的心臟，又是工藝中主要的耗能大戶。主抽風(fēng)機(jī)電機(jī)功率5600 kW。對(duì)主抽風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻拖動(dòng)改造的目的有兩個(gè)，一是通過改造降低系統(tǒng)啟動(dòng)的難度，二是通過改造達(dá)到節(jié)能降耗。系統(tǒng)采用利德華福的HARSVERT－VA10/410無(wú)速度傳感器矢量控制高壓變頻器拖動(dòng)帶燒風(fēng)機(jī)，不再保留原來(lái)水阻柜降壓?jiǎn)?dòng)方案。我們?yōu)橛脩籼峁┝藘煞N啟動(dòng)方案以滿足用戶的不同工況要求，一是正常啟動(dòng)，即采用V/F技術(shù)讓電機(jī)在零速時(shí)正常啟動(dòng)，采用該參數(shù)設(shè)置可以滿足絕大部分情況下的工況要求。且V/F控制輸出波形幾近正玄波，通過界面畫面觀察，輸出波形沒有高頻諧波。二是旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)，選用該參數(shù)設(shè)置即采用矢量控制啟動(dòng)方案。該方案是一種全工況下的應(yīng)用方案，可以滿足電機(jī)零速及正向旋轉(zhuǎn)時(shí)的順利啟動(dòng)，矢量控制技術(shù)減少了原飛車啟動(dòng)時(shí)對(duì)電機(jī)的機(jī)械沖擊。兩種啟動(dòng)方法均能把電機(jī)啟動(dòng)電流限制在額定電流以下。

產(chǎn)品技術(shù)成熟，投運(yùn)一切順利

2006年5月29日，利德華福3400kW/6kV高壓變頻器在山西漳山電廠投運(yùn)時(shí)，公司對(duì)此項(xiàng)目投入了相當(dāng)多的精力、人力和物力，五大系統(tǒng)全力出動(dòng)并配合，先在現(xiàn)場(chǎng)多次調(diào)研，然后擬定可行性施工方案，再召開公司內(nèi)各系統(tǒng)會(huì)議，在分析項(xiàng)目可行性的基礎(chǔ)上，對(duì)從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)再到施工等各方面做全面計(jì)劃和縝密安排，最后保證了項(xiàng)目的順利投運(yùn)。

如今，利德華福有著1200多臺(tái)的銷量以及與此相匹配的技術(shù)成熟度、生產(chǎn)和服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，所以，5600kW/10kV無(wú)速度傳感器矢量控制高壓變頻器無(wú)論是設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝，還是調(diào)試和投運(yùn)，一切都顯得既平常，又順利。負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的技術(shù)指導(dǎo)——利德華福副總工劉軍和覃正清均表示：我們的產(chǎn)品技術(shù)已經(jīng)很成熟了，調(diào)試前沒有過多的擔(dān)憂，調(diào)試時(shí)也如我們所料，一切都很順利，各項(xiàng)指標(biāo)均正常，各項(xiàng)功能也都得到了驗(yàn)證，用戶也很滿意。同時(shí)，9月底，該產(chǎn)品還通過了國(guó)家電控配電設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的檢驗(yàn)，由其出具了權(quán)威型式試驗(yàn)報(bào)告。

利德華福5600kW/10kV無(wú)速度傳感器矢量控制高壓變頻器集產(chǎn)品的所有特點(diǎn)于一身，它的順利投運(yùn)，代表了利德華福高控制性能產(chǎn)品的所有技術(shù)和功能在功率等級(jí)最大、電壓等級(jí)最高的產(chǎn)品上得到了驗(yàn)證，反應(yīng)了利德華福產(chǎn)品的整體技術(shù)實(shí)力以及工程技術(shù)服務(wù)配套能力。

新一代產(chǎn)品，融合多項(xiàng)技術(shù)和功能

利德華福交流變頻調(diào)速產(chǎn)品，以高可靠的高壓大電流驅(qū)動(dòng)、高性能交流電機(jī)矢量控制以及高效的能量回饋技術(shù)為主要技術(shù)特征，實(shí)現(xiàn)了更高調(diào)速性能、更大功率等級(jí)和更高可靠性，從而使國(guó)產(chǎn)高壓變頻調(diào)速產(chǎn)品的技術(shù)實(shí)力、品牌形象和競(jìng)爭(zhēng)力得到提高，應(yīng)用范圍更廣，將為國(guó)產(chǎn)高壓變頻器在與國(guó)外產(chǎn)品的市場(chǎng)較量中贏得更為有利的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)局面。

（1）高壓大電流驅(qū)動(dòng)技術(shù)

交流調(diào)速產(chǎn)品的功率容量等級(jí)是衡量高壓變頻器生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)實(shí)力的重要指標(biāo)。誰(shuí)能做出更可靠、更大功率的產(chǎn)品，誰(shuí)就有更廣闊的市場(chǎng)和更強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。此前，5000kW以上的大功率高壓變頻器由少數(shù)國(guó)外企業(yè)所壟斷，如ABB、西門子、羅賓康和羅克韋爾等，而利德華福5600kW/10kV高壓變頻器的問世打破了這一壟斷。利德華福大功率半導(dǎo)體器件驅(qū)動(dòng)技術(shù)、高效的功率模塊散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、以及成熟可靠的高壓變頻器生產(chǎn)品質(zhì)工藝技術(shù)，是它成功運(yùn)行的保證。

（2）矢量控制技術(shù)

矢量控制是高性能交流電機(jī)控制方式的一種。異步電機(jī)的矢量控制基于電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，將定子電流分解為轉(zhuǎn)矩電流和勵(lì)磁電流，分別予以控制，它不僅控制電流的大小，而且控制電流的相位，大大提高了動(dòng)態(tài)性能。與常規(guī)恒壓頻比控制方式相比，具有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、調(diào)速精度高、調(diào)速范圍寬等優(yōu)異性能。

利德華福高壓變頻調(diào)速產(chǎn)品，采用高速數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）作為主控制芯片，不管是否安裝了速度傳感器，都能實(shí)現(xiàn)高性能異步電機(jī)矢量控制。另外，還具有異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)自動(dòng)整定、高壓掉電恢復(fù)自動(dòng)重啟和旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)等實(shí)用輔助功能。

目前，利德華福產(chǎn)品異步電機(jī)無(wú)速度傳感器矢量控制性能指標(biāo)為：調(diào)速范圍100:1；穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速精度0.5%；動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩響應(yīng)時(shí)間小于200ms；啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不低于150%額定轉(zhuǎn)矩。在調(diào)速精度、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)要求更高的場(chǎng)合，安裝速度傳感器后，還可進(jìn)一步提高變頻器的控制精度。

在高性能傳動(dòng)控制系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速和位置控制一般都需要在電機(jī)軸上安裝速度編碼器。速度編碼器的引入不僅增加了成本，降低了系統(tǒng)的可靠性，還存在安裝的問題。利德華福高壓變頻器產(chǎn)品驅(qū)動(dòng)異步電機(jī)時(shí)，無(wú)需安裝復(fù)雜且不易維護(hù)的測(cè)速裝置，僅需對(duì)輸出三相電壓、兩相電流進(jìn)行檢測(cè)，即可根據(jù)預(yù)先自動(dòng)測(cè)定的電機(jī)模型，進(jìn)行異步電動(dòng)機(jī)的磁通和轉(zhuǎn)矩解耦控制，實(shí)現(xiàn)低速大轉(zhuǎn)矩負(fù)載啟動(dòng)運(yùn)行和高性能控制。無(wú)速度傳感器矢量控制可以獲得改進(jìn)的低速運(yùn)行特性，變負(fù)載下的速度調(diào)節(jié)能力亦得到改善，同時(shí)還可獲得高的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，這在高磨擦與慣性負(fù)載的啟動(dòng)中有明顯的優(yōu)勢(shì)。

（3）異步電機(jī)參數(shù)自動(dòng)整定

異步電機(jī)矢量控制性能的好壞受電動(dòng)機(jī)參數(shù)的影響較大。而電動(dòng)機(jī)參數(shù)是根據(jù)電動(dòng)機(jī)空載、堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)的結(jié)果再用公式進(jìn)行計(jì)算求出。實(shí)現(xiàn)矢量控制的前提是正確設(shè)定電動(dòng)機(jī)等效電路的參數(shù)，亦即逆變器與電動(dòng)機(jī)參數(shù)必須匹配成為一對(duì)一的整體。利德華福高壓變頻器可對(duì)異步電機(jī)自動(dòng)進(jìn)行電機(jī)學(xué)堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)和空載試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)參數(shù)的自動(dòng)整定。

（4）高壓掉電恢復(fù)自動(dòng)重啟功能

在某些用戶場(chǎng)合，給高壓變頻器供電的工頻電源可能會(huì)發(fā)生短時(shí)電壓跌落或缺失，為了盡可能不影響正常生產(chǎn)，在設(shè)定時(shí)限內(nèi)，當(dāng)工頻電源恢復(fù)時(shí)，利德華福高壓變頻器能自動(dòng)快速識(shí)別并跟蹤當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速，恢復(fù)正常運(yùn)行。

（5）異步電機(jī)旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)功能

旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)功能適用于將已經(jīng)旋轉(zhuǎn)的異步電機(jī)盡可能快地與高壓變頻器連接，并繼續(xù)平穩(wěn)地工作，對(duì)負(fù)載或速度帶來(lái)盡可能小的影響。

利德華福高壓變頻器在旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)模式下，接到啟動(dòng)命令后，開始識(shí)別電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使高壓變頻器的初始輸出與旋轉(zhuǎn)的電機(jī)在頻率和相位上保持同步，然后在當(dāng)時(shí)的轉(zhuǎn)速下與電動(dòng)機(jī)進(jìn)行電氣連接，并平滑地運(yùn)行到設(shè)定的頻率。這樣就避免了過流跳閘的可能，并縮短電動(dòng)機(jī)到達(dá)設(shè)定頻率的時(shí)間。由于電動(dòng)機(jī)是在自身的旋轉(zhuǎn)速度下與高壓變頻器進(jìn)行平滑連接，然后按斜坡加速到指定的速度，在整個(gè)過程中幾乎沒有或很少產(chǎn)生機(jī)械沖擊，減小了對(duì)用戶生產(chǎn)的影響，提高了生產(chǎn)效率。

（6）先進(jìn)的能量回饋技術(shù)

電動(dòng)機(jī)在發(fā)電狀態(tài)下回饋到直流母線的能量處理方式可分為使用制動(dòng)電阻消耗掉和將能量回饋到電網(wǎng)兩種，在需要頻繁的啟動(dòng)、制動(dòng)及礦井提升機(jī)的場(chǎng)合，使用制動(dòng)電阻將會(huì)消耗大量的能量，效率低下，生產(chǎn)成本提高。而一般的高壓變頻器由于使用二極管整流，能量無(wú)法反饋至電網(wǎng)，只能將電能白白浪費(fèi)掉。

利德華福新一代高壓變頻器可在功率單元內(nèi)選裝能量回饋裝置，通過整流側(cè)快速實(shí)時(shí)的電壓電流控制，可實(shí)現(xiàn)負(fù)載制動(dòng)能量反饋回交流電網(wǎng)，其優(yōu)勢(shì)為：

● 功率單元整流側(cè)輸入功率因數(shù)高，可近似為1。

● 整流側(cè)電流諧波含量低，電網(wǎng)無(wú)諧波干擾。

● 高壓變頻器可四象限運(yùn)行，應(yīng)用范圍廣。

● 節(jié)電效果更顯著，高壓變頻器整體效率更高。

（7）高效的散熱技術(shù)

高壓電動(dòng)機(jī)在工礦企業(yè)中一般都應(yīng)用在比較關(guān)鍵的場(chǎng)合，所以用戶對(duì)高壓變頻器產(chǎn)品的可靠性非常關(guān)注，而散熱問題直接影響高壓變頻器的可靠性。雖然高壓變頻器的效率非常高，一般可達(dá)95％以上，但由于設(shè)備功率大，在正常工作時(shí)仍要產(chǎn)生大量的熱量，所以高壓變頻器熱能處理成為制約其向更高功率發(fā)展的瓶頸之一。在超大功率高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中，普通的風(fēng)冷技術(shù)已不能滿足散熱的要求。

利德華福新一代高壓變頻器可根據(jù)用戶需求，為用戶設(shè)計(jì)空-水冷卻系統(tǒng)，空-水冷卻系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱空冷器）是一種利用高效、環(huán)保、節(jié)能的冷卻系統(tǒng)，其外形及原理如圖1 所示。

從高壓變頻器出來(lái)的熱風(fēng)，經(jīng)過風(fēng)管連接到內(nèi)有固定水冷管的散熱器中，散熱器中通過溫度低于33℃的冷水，熱風(fēng)經(jīng)過散熱片后，將熱量傳遞給冷水，變成冷風(fēng)從散熱片吹出，熱量被循環(huán)冷卻水帶走，保證了高壓變頻器控制室內(nèi)的溫度恒定 。

 
圖1 空-水冷卻系統(tǒng)原理圖

空水冷卻系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：

設(shè)備安裝簡(jiǎn)單、快捷； 設(shè)備使用壽命長(zhǎng)、故障率低、性能可靠； 設(shè)備的運(yùn)營(yíng)成本低； 室內(nèi)密閉冷卻、干凈衛(wèi)生，無(wú)需慮網(wǎng)清洗、維護(hù)量低； 事故情況下可采用通風(fēng)冷卻，不影響設(shè)備安全，可靠性高； 冷卻功率留有裕量。

（8）同步電機(jī)控制

對(duì)于同步電機(jī)，由于電樞反應(yīng)電勢(shì)的存在，在負(fù)載轉(zhuǎn)矩不同時(shí)，需要的勵(lì)磁電流也不相同，因此需要對(duì)勵(lì)磁電流進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。

對(duì)于恒壓頻比控制的同步電機(jī)，可直接測(cè)量其定子側(cè)功率因數(shù)或者無(wú)功功率，對(duì)勵(lì)磁電流進(jìn)行調(diào)節(jié)：當(dāng)功率因數(shù)或者無(wú)功功率超前時(shí)，適當(dāng)降低勵(lì)磁電流；當(dāng)功率因數(shù)或無(wú)功功率滯后時(shí)，適當(dāng)增加勵(lì)磁電流。

利德華福新一代高壓變頻器可驅(qū)動(dòng)同步電機(jī)調(diào)速，并具有輸出功率因數(shù)閉環(huán)控制功能，能自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，使同步電機(jī)運(yùn)行在用戶設(shè)定的功率因數(shù)附近。

結(jié)束語(yǔ)

利德華福新一代高壓變頻器具有豐富的功能和靈活的電機(jī)控制方式，能適應(yīng)大部分高中低端高壓大容量交流調(diào)速場(chǎng)合，可廣泛應(yīng)用于電力、冶金、石化、市政供水和采礦等行業(yè)，還能適應(yīng)低速大轉(zhuǎn)矩、重載啟動(dòng)及需要能量回饋的場(chǎng)合，如球磨機(jī)、傳送帶、礦井提升機(jī)、絞車等，應(yīng)用場(chǎng)合十分廣泛，能滿足用戶最大的需求，自投入現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行以來(lái)，性能穩(wěn)定可靠，獲得用戶高度評(píng)價(jià)。

以5600kW/10kV無(wú)速度傳感器矢量控制為代表的利德華福新一代高壓變頻器的順利投運(yùn)，增強(qiáng)了國(guó)內(nèi)用戶對(duì)國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品的信心，確立了我公司在大功率、高性能、高電壓產(chǎn)品技術(shù)上的領(lǐng)先地位，表明了利德華福矢量控制技術(shù)進(jìn)一步走向成熟。利德華福新一代產(chǎn)品的高性價(jià)比，必將在高壓變頻調(diào)速領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用，隨著利德華福綜合品牌實(shí)力和核心競(jìng)爭(zhēng)力的逐步提升，公司將在節(jié)能、環(huán)保領(lǐng)域大顯身手，將國(guó)產(chǎn)高壓變頻器事業(yè)做大做強(qiáng)，成為行業(yè)的領(lǐng)頭人！