專利名稱：一種諧波抑制和變頻調(diào)速控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)電領(lǐng)域，特別指一種諧波抑制和變頻調(diào)速控制方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的中壓電機(jī)的變頻調(diào)速方法，如200 IOOOkW變頻電機(jī)往往采用6kV(或IOkV)中壓電機(jī)配套選擇中高壓變頻器的控制方式，中高壓變頻必須采用多電平或多電力電子器件串聯(lián)技術(shù)，其線路復(fù)雜，價(jià)格昂貴。而采用替代功率在200kW至IOOOkW范圍內(nèi)的6kV (或IOkV)，或者直接應(yīng)用在功率在200kW至IOOOkW范圍內(nèi)的690V電機(jī)的變頻調(diào)速控制方法，則可以避免傳統(tǒng)技術(shù)中不足。技術(shù)內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種諧波抑制和變頻調(diào)速控制方法，它是一種替代功率在200kW至IOOOkW范圍內(nèi)的6kV (或IOkV)；或者直接應(yīng)用在功率在200kW至IOOOkW范圍內(nèi)的690V電機(jī)的變頻調(diào)速控制方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種諧波抑制和變頻調(diào)速控制方法，其特征在于從6kV或IOkV電網(wǎng)的中壓柜中接入至6kV或10kV/690V三繞組整流變壓器；采用多相整流；整流變壓器設(shè)一個(gè)以上的移相組，將各二次繞組形成相位差，三繞組整流變壓器的原邊為6kV或IOkV電壓，兩個(gè)副邊輸出兩路交流690V電壓；兩路交流輸出皆與同一臺(tái)變頻器相連給變頻器供電；通過變頻器整流、逆變，提供690V交流電源來驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行。另一種諧波抑制和變頻調(diào)速控制方法，其特征在于從6kV或IOkV電網(wǎng)的中壓柜接入6kV或10kV/690V雙繞組配電變壓器；雙繞組配電變壓器的原邊為6kV或IOkV電壓；副邊繞組輸出一路交流690V電源；交流690V電源接入整流設(shè)備AFE進(jìn)行整流變換；然后輸出一路690V直流電源，再經(jīng)逆變器變換后，產(chǎn)生690V交流電源來驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于采用690V電機(jī)的變頻調(diào)速控制方法替代了 6kV或IOkV中壓電機(jī)配套并選擇中高壓變頻器的控制方式，避免了中高壓變頻技術(shù)必須采用多電平或多電力電子器件串聯(lián)技術(shù)所帶來的線路復(fù)雜、價(jià)格昂貴等不足之處；本發(fā)明可將變頻負(fù)載產(chǎn)生的諧波限制在較小范圍內(nèi)，降低了電壓畸變率，減小諧波對(duì)電網(wǎng)的影響，同時(shí)整流變壓器還兼具電源電壓變換的作用，并且能隔離來自電源的傳導(dǎo)干擾；相對(duì)中高壓變頻調(diào)速，低壓變頻裝置線路簡單、運(yùn)行穩(wěn)定、技術(shù)成熟可靠。本發(fā)明還可應(yīng)用于功率200 1000kW、工作電壓要求為690V的電機(jī)變頻回路。以石油化工等行業(yè)廣泛使用的屏蔽泵為代表，由于該泵與普通的離心泵不同，它的葉輪和電機(jī)轉(zhuǎn)子連成一體，電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子間有屏蔽套隔開，轉(zhuǎn)子在被輸送的介質(zhì)中運(yùn)轉(zhuǎn)，其動(dòng)力通過定子磁場傳遞給轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子采用石墨或碳化硅等非金屬滑動(dòng)軸承，因此承受載荷能力相對(duì)較弱，只適用于中、小流量且功率不大的泵。目前大功率的屏蔽泵軸功率也僅在300 500kW左右，且工作電壓控制在690V，對(duì)于這種類型采用變頻調(diào)速的屏蔽泵供電應(yīng)優(yōu)先選擇本發(fā)明。


圖1為本發(fā)明采用6kV或10kV/690V三繞組整流變壓器的690V電機(jī)的變頻調(diào)速控制方法電器原理圖。圖2為本發(fā)明采用6kV或10kV/690V雙繞組整流變壓器的690V電機(jī)的變頻調(diào)速控制方法電器原理圖。下面結(jié)合說明書附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。本發(fā)明采用了一種應(yīng)用于替代功率在200kW至IOOOkW范圍內(nèi)的6kV或IOkV ；或者直接應(yīng)用在功率在200kW至IOOOkW范圍內(nèi)的690V電機(jī)的變頻調(diào)速控制方法，它通過將變頻電機(jī)的工作電源調(diào)整至690V電壓等級(jí)后，再進(jìn)行整流和逆變，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的變頻調(diào)速控制。實(shí)施例1 如圖1所示，本發(fā)明采用整流變壓器加變頻調(diào)速控制方法，其電氣原理如下整流變壓器原邊為6kV或IOkV電壓，兩個(gè)副邊輸出兩路交流690V電壓；兩路交流輸出皆與同一臺(tái)變頻器相連，通過變頻器整流、逆變，提供690V交流電源來驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行。其主要設(shè)備技術(shù)參數(shù)包括整流變壓器主要技術(shù)參數(shù)一次額定電壓6kV士5% ；二次額定電壓2x690V ；頻率50Hz ；相數(shù)3相；線圈數(shù)3圈；聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)=DylldO ；二次側(cè)的相移30° ；二次側(cè)短路阻抗> 5% ；二次側(cè)短路阻抗差< 3%。變頻器主要技術(shù)參數(shù)輸入整流橋6相12脈沖；輸入電壓690V士 10%范圍內(nèi)滿載輸出，50Hz ；輸出電壓0 690V ；輸出頻率0 士60Hz ；過載能力每10分鐘允許10%短時(shí)過載1分鐘；控制電路輸入及輸出兩路模擬量輸入4-20mA ；兩路模擬量輸出4_20mA ；六路開關(guān)量輸入；三路開關(guān)
量輸出°隨著變頻調(diào)速裝置越來越多的應(yīng)用，其帶來的干擾也不容忽視。由于變頻器中大量使用了晶閘管或者整流二極管等非線性電力電子器件，其產(chǎn)生的諧波會(huì)引起電網(wǎng)電壓畸變，影響電網(wǎng)供電質(zhì)量，為了限制變頻器產(chǎn)生的諧波，可采用多相整流的方法，通過整流變壓器的多個(gè)移相組將各二次繞組形成相位差，再給變頻器供電，以本變頻成套技術(shù)為例，利用整流變壓器的單繞組輸入/雙繞組輸出產(chǎn)生互差30度電角度的移相電壓，與變頻器的整流單元一起構(gòu)成12脈沖的整流電路結(jié)構(gòu)，而采用12脈沖整流，理論上可自動(dòng)抵消11次以下諧波，注入電網(wǎng)的只有1 士 l(k為正整數(shù))次諧波，且其諧波有效值與諧波次數(shù)成反比，因此通過12脈沖整流技術(shù)可將變頻負(fù)載產(chǎn)生的諧波限制在較小范圍內(nèi)，降低電壓畸變率，大大減小諧波對(duì)電網(wǎng)的影響。同時(shí)整流變壓器還兼具電源電壓變換的作用，并且能隔離來自電源的傳導(dǎo)干擾。實(shí)施例2 如圖2所示，本發(fā)明采用整流變壓器加變頻調(diào)速控制方法，其電氣原理如下實(shí)施例1與實(shí)施例2的原理相同，結(jié)構(gòu)組成上僅對(duì)實(shí)施例1的整流單元設(shè)備進(jìn)行了改進(jìn)，采用雙繞組配電變壓器加AFE(可控整流前端)替代實(shí)施例1中所采用的三繞組整流變壓器。實(shí)施例2所使用的配電變壓器原邊為6kV或IOkV電壓，副邊繞組輸出一路交流690V電源，接入整流設(shè)備AFE進(jìn)行整流變換后輸出一路690V直流電源，再經(jīng)逆變器變換后，產(chǎn)生690V交流電源來驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行。實(shí)施例2與實(shí)施例1所采用的12脈沖不控整流技術(shù)不同，本實(shí)施例所采用有源整流技術(shù)AFE，它的主要技術(shù)特點(diǎn)包括1、AFE采用IGBT功率元件，主電路結(jié)構(gòu)與變頻器相同，可以將交流電轉(zhuǎn)化為直流電給變頻器使用，也可以將直流電轉(zhuǎn)化為交流電回饋電網(wǎng)；這樣一來可降低元器件損耗，提高效率，起到明顯的節(jié)能效果；2,AFE交流輸入端的功率因數(shù)可達(dá)0. 99，電流諧波含量低于3%，對(duì)電網(wǎng)不造成任何污染，也就不需要再使用無功補(bǔ)償和濾波裝置，大大簡化了供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，降低了成本。本發(fā)明實(shí)施例2充分利用AFE先進(jìn)的可控整流技術(shù)，輸入端總電流畸變率低，功率因數(shù)高，且該方案可實(shí)現(xiàn)回饋制動(dòng)，但其成本較本發(fā)明實(shí)施例1高，用戶可根據(jù)需要選擇各自不同的成套技術(shù)方案，使之綜合經(jīng)濟(jì)效益好。
權(quán)利要求
1.一種諧波抑制和變頻調(diào)速控制方法，其特征在于從6kV或IOkV電網(wǎng)的中壓柜中接入至6kV或10kV/690V三繞組整流變壓器；采用多相整流；整流變壓器設(shè)一個(gè)以上的移相組，將各二次繞組形成相位差，三繞組整流變壓器的原邊為6kV或IOkV電壓，兩個(gè)副邊輸出兩路交流690V電壓；兩路交流輸出皆與同一臺(tái)變頻器相連給變頻器供電；通過變頻器整流、逆變，提供690V交流電源來驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種諧波抑制和變頻調(diào)速控制方法，其特征在于主要技術(shù)參數(shù)包括整流變壓器主要技術(shù)參數(shù)為一次額定電壓6kV士5% ；二次額定電壓2x690V ；頻率50Hz ；相數(shù)3相；線圈數(shù)3圈；聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)=DylldO ；二次側(cè)的相移30° ；二次側(cè)短路阻抗> 5% ；二次側(cè)短路阻抗差< 3% ；變頻器主要技術(shù)參數(shù)輸入整流橋6相12脈沖；輸入電壓690V士 10%范圍內(nèi)滿載輸出，50Hz ；輸出電壓0 690V;輸出頻率0 士60Hz ；過載能力每10分鐘允許10%短時(shí)過載1分鐘；控制電路輸入及輸出兩路模擬量輸入4-20mA ；兩路模擬量輸出4-20mA ；六路開關(guān)量輸入；三路開關(guān)量輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種諧波抑制和變頻調(diào)速控制方法，其特征在于為了限制變頻器產(chǎn)生的諧波，可采用多相整流的方法，通過整流變壓器的多個(gè)移相組將各二次繞組形成相位差，再給變頻器供電。
4.一種諧波抑制和變頻調(diào)速控制方法，其特征在于從6kV或IOkV電網(wǎng)的中壓柜接入6kV或10kV/690V雙繞組配電變壓器；雙繞組配電變壓器的原邊為6kV或IOkV電壓；副邊繞組輸出一路交流690V電源；交流690V電源接入整流設(shè)備AFE進(jìn)行整流變換；然后輸出一路690V直流電源，再經(jīng)逆變器變換后，產(chǎn)生690V交流電源來驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種諧波抑制和變頻調(diào)速控制方法，其特征在于該方法應(yīng)用于功率200 1000kW、工作電壓要求為690V的電機(jī)變頻回路。
全文摘要
一種諧波抑制和變頻調(diào)速控制方法，從6kV或10kV電網(wǎng)的中壓柜中接入至6kV或10kV/690V三繞組整流變壓器；采用多相整流；整流變壓器設(shè)一個(gè)以上的移相組，將各二次繞組形成相位差，三繞組整流變壓器的原邊為6kV或10kV電壓，兩個(gè)副邊輸出兩路交流690V電壓；兩路交流輸出皆與同一臺(tái)變頻器相連給變頻器供電；通過變頻器整流、逆變，提供690V交流電源來驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行。另一方法是，從6kV或10kV電網(wǎng)的中壓柜接入6kV或10kV/690V雙繞組配電變壓器；雙繞組配電變壓器的原邊為6kV或10kV電壓；副邊繞組輸出一路交流690V電源；交流690V電源接入整流設(shè)備AFE進(jìn)行整流變換；然后輸出一路690V直流電源，再經(jīng)逆變器變換后，產(chǎn)生690V交流電源來驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行。本發(fā)明線路簡單、運(yùn)行穩(wěn)定、技術(shù)成熟可靠。
文檔編號(hào)H02P27/06GK102570969SQ20121001603
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者于勝濤, 孫卓, 祖軍, 趙嵐 申請(qǐng)人:能科節(jié)能技術(shù)股份有限公司