高压变频器篇1

【关键词】高压变频器；火电厂；吸风机

火电厂既是电能生产者，又是电能消费者，特别是拖动发电厂机、炉辅助设备如给水泵、射水泵、送风机、吸风机、排粉机等机械设备的电动机耗电量达到了厂用电的80%左右。在厂网分开，发电企业市场化程度加剧的背景下，必须通过高压变频器在火力发电厂风机、水泵类辅机的应用来实现变频调速节能改造，以提高火电厂的整体经济、社会效益。

1.工程概况

某火电厂两台125MW火力发电调峰型机组日常运行时大约为满负荷的80%，通过人工挡板调节来实现机组辅机设备吸风机的出力调节。机组满负荷运行时，由于引风机冗余功率较大，吸风机入口挡板开度约为60%。而机组调峰时，吸风机入口挡板开度约为40%，可见能力损失高，工作效率低。另外，采用挡风板进行风量控制引起的阻力损耗也造成厂用电率高，对机组的经济运行产生了不利影响。因此，为了适应厂网分开、竟价上网的电力体制，实现节能降耗大体趋势，需将高压变频器调速装置应用于吸风机。

2.高压变频器应用要求

基于吸风机的工作特点，变频调速系统在应用时需要满足以下主要要求：第一，要求变频器工作可靠性高，能保证长期运行无故障。第二，要求变频器有旁路运行功能，一旦出现故障，保证电动机能切换到工频状态持续运行。第三，调速范围大，工作效率高，具有逻辑控制能力，可以自动按照吸风周期升降速。第四，设有共振点跳转装置，能使电机避开共振点运行，让风机不喘震。

3.高压变频器应用技术分析

为了达到电气节能和工艺优化的目的，高压变频器应用过程中主要采取以下技术措施。

3.1电力电缆选型要点及敷设要求

变频器通过电缆将频率改变后的电量输送到电动机，因为各相电缆对地之间均存在电容，运行过程中电缆各相的对地电容电流是不相等的。尤其当变频器与电动机之间连接的电缆较长，且电压、电流分量中存在高次谐波电流时，发生单相接地短路时，电缆的故障相电容电流所点燃的电弧熄灭时间过长，使该段电缆发热，从而造成非故障相绝缘破坏。在变频调速改造工程中，考虑到电缆结构上的三相对称性和屏蔽作用，可考虑适当增加电缆截面，敷设长度尽可能不超过限定值（100m），如果原有的电源电缆为非屏蔽或截面的载流量裕度小于2，应更换符合要求的电力电缆。考虑到电源电缆输送的电压、电流的高次谐波分量产生的磁场易干扰其他信号，现场敷设施工时尽量避免电源电缆与控制电缆和信号电缆同时敷设。

3.2高压变频器工作环境及改进

由于高压变频器的逆变部分采用高压IGBT等功率器件，其开、关频率大于100Hz，易形成高次谐波电流，在工作时将产生一定的热量。目前高压变频器其效率一般都可达到96%～98%，4%的功率损耗主要以热量形式散失在运行环境当中。虽然在变频器柜的顶部均配有排风扇，但只是将柜内的热量排放到室内，造成室内的环境温度不断升高，如果不能及时有效的解决变频器室的工作环境温度问题，将直接危及变频器本体的运行安全；最终因为温度过高，导致变频器过热保护动作跳闸。为提高设备的可靠性，保证变频器具有良好的运行环境，通过优化散热与通风方案，进行合理的设计与计算，实现设备散热的高效。根据现场来说我们主要采用风道开放式冷却和空调密闭冷却这两种方式。即给变频调速装置提供一个独立的空间，室内必须安装备用空调设施，控制室内环境温度在变频器所要求的范围内，同时设有通风门窗，必要时采用专门风道进行强制通风和冷却。

3.3高压供电系统出口断路器的控制

变频调速装置所用变压器的高压侧要与高压系统中的开关柜直接相连，但开关柜的保护范围只是供电线路与变压器低压侧的短路，而变频器的故障应靠变频器自身的检侧保护系统完成。当变频器发生故障发出跳闸信号时，断路器应可靠动作跳闸。然而，当变频器出现故障（要求断路器动作跳闸）时，普通断路器高压开关柜内部恰好出现跳闸回路断线或直流控制电源消失的情况，跳闸线圈已失电，断路器拒绝动作，造成变频器内部的功率器件损坏。所以要选择具备当跳闸回路断线或控制电源消失时断路器自动跳闸功能的欠压脱扣线圈的断路器，以保护变频器的设备安全。

3.4吸风机变频调速的改造试验

采用型号为HARSVEST-A06/130变频器以及型号为Y1000-8/1180的电动机对高压变频系统进行相关的电气试验，对比变频调速调节和挡板调节两种运行方式下的吸风机系统的电能损耗情况，监控启动时对母线和电动机的电冲击情况，谐波对母线影响以及电动机轴电压和电动机的振动情况，电压不对称度及效率等，以验证高压变频器应用的可行性和有效性。

（1）通过变频调速调节和挡板调节吸风机系统的能耗对比试验，对该变频调速改造项目进行节电量、投资回收年限等综合经济评价。试验结果表明机变频调速调节比挡板调节减少较多的综合输入功率，输入侧功率因数由原来的0.7左右调高到0.97以上，每年通过电量节约可直接带来约80万元的直接经济效益。

（2）通过变频器的输出不对称度及输出波形试验，得出该变频器输出电压不对称度符合标准要求，其输出电压和电流波形基本没有畸变。

（3）通过变频器效率试验，得出本变频装置的整体效率在机组正常运行范围内为94%～96%左右，鉴于输出功率越接近满负荷效率越高，因此本试验结果表明，该变频器可以满足其技术要求。

（4）通过变频调速系统的谐波试验得出发电机吸风机在使用变频器调速装置时，6kV母线的电压总谐波畸变率从2.03%降低到1.14%，小于国家标准规定的限值4%。另外，电压波动与闪变、三相电压不平衡度基本没有因变频器的使用而产生变化，都符合相关国家标准。

（5）通过变频调速启动试验得出变频调速启动比较平滑，对电网和电动机都没有冲击。

（6）通过变频器对电动机轴电压、振动和温升的影响试验得出电动机的轴电压未因使用变频器而发生明显变化，电动机的振动明显减小，电动机的温升比未投运变频器时略有降低。

4.结语

通过高压变频器应用后各种试验分析，可以看出不仅保证整个系统的正常、稳定运行，还达到了节能降损目的，直接带来经济效益，符合火电厂市场经济时展要求，有一定实际应用价值。

参考文献

高压变频器篇2

【关键词】高压变频器结构现状发展趋势

近些年来，电子技术发展迅猛，无形中也带动了高压变频技术的发展。该项技术不仅能够节约日益短缺的能源，同时还能保证产品的质量，因此，其被重视程度的程度也在不断增加。但是，与国外一些发达国家相比，我国高压变频器发展还比较落后，有待于进一步提高。

一、高压变频器简介

（一）高压变频器的一般组成。高压变频器内部结构比较复杂，共由18个结构单元模块组成，根据实际情况将18个单元模块分成三组，每6个模块为一组。每个组都要对应着不同的三相高压回路，通常采用移相的方式对变压器实行切分，从而实现每个单元的供电，保证高压变频器的高效运转。

（二）高压变频器的分类.高压变频器的分类众说纷纭，不同分类标准会有不同类型，常见的有以下几种分类方法：1.根据结构分为高-高型高压变频器和高-低-高高压变频器。2.根据功率单元结构分为单元串联多电平型高压变频器和三电平型高压变频器。3.根据滤波方式分为电流型高压变频器和电压型高压变频器。其中电流型高压变频器应用较广，其能够有效抑制直流电压的脉冲，降低阻力，很大程度的提高变频器的工作效率。

（三）高压变频器的优越性能。高压变频器性能优越，应用范围越来越广。第一其实际应用性强，高压变频器的调速范为广泛，可以根据实际操作需要顺利平稳调节各个阶段的工频，保证不同阶段工作的顺利进行，提高工作效率。第二其技术可靠稳定，绝大多数的高压变频器都采用串联多重化叠加技术，该项技术不仅能够有效避免电压的起伏变化，还能够在很大程度上降低因电压转换而造成的装置损耗，从而实现机器运转的安全性和实用性。

二、国内高压变频器发展情况分析

截止到目前，我国高压变频器发展局势紧张。国内低压变频器的生产制造商很多，其所生产的产品对为中小型功率的变频器，不能满足时展的需要。而研究生产高压大功率变频器的企业不是很多，能够独立完成研制、生产的机构更是少之又少，因此加大高压变频器投资势在必行。除此之外，我国高压变频器的加工工艺还不是很成熟，与国外相比还存在有一定差距，高压变频器的性能研究还处在摸索的发展中。综合以上叙述，我国高压变频器发展状况如下：

（一）国内生产的高压变频器的功率在逐年提高，能够达到的最大功率为20000KW，还有待于进一步提高。（二）国外各大品牌发展势头迅猛，市场被占领的越来越多，如德国西门子、日本东芝等，国内发展形势严峻。（三）国内对高压变频器研发工作投入资金不足，致使缺少有独立研发能力和生产能力的规模化企业，高压变频器发展脚步缓慢。（四）国内高压变频器的加工技术不够先进，各项技术标准不规范。（五）国内高压变频器生产工艺差强人意，勉强可以满足变频器生产需要，但是生产粗糙，技术含量很高以致于产品价格低，企业的经济效益不高，不能很好的促进电气行业发展。（六）变频器中使用的部门零件不能独立生产，如功率半导体驱动电路，需要从外国进口，这无形中就增加了生产成本，使企业利益有所降低。（七）与国外相关行业的技术差距正在逐渐缩小，具有自主知识产权的产品正应用在国民经济中。国内很多企业在生产高压变频器的同时也加大了研发的力度。（八）与高压变频器相配套的产业发展缓慢，以致于高压变频器的发展孤立无援。（九）先进高校的高压变频器，如能够进行四象限运行的变频器，仅有小部分厂家能够生产出来，还需要进一步普及。

三、国外高压变频器发展情况分析

国外高压变频器的起步要早于中国，加上其科研人员和经费的大量投入，致使其发展迅速，技术水平高超。目前国外高压变频器发展状况如下：（一）研究生产起步早，技术开发投资大，相关产业规模化。（二）其研发生产的变频器的功率很大，截止到目前已经超过了10000KW，市场优势明显。（三）高压变频器生产技术水平规范，技术设备完善，整体设施先进，企业竞争力强。（四）与高压变频器相配套的相关行业发展良好，并已经具有一定规模，能够辅助高压变频器的研发和生产。（五）能够独立完成高压变频器的研发和生产过程，无需向其他国家进口相关功率器件，生产成本低，应用范围广，企业经济效益高。（六）其所生产的高压变频器远销海外，国际化水平高，经济效益可观。（七）加工工艺和加工技术更新速度快，适应时展，紧跟科技步伐。（八）截止到目前尚未生产出10KV的产品。

四、高压变频器的发展趋势

在经济和科技飞速发展的二十一世纪，高压变频技术的发展必将更上一层楼，其所带来的经济效益更上不可估量。

（一）高效先进的开关元件

（二）优化的电路元件

（三）数字化控制电路。简约方便的数字化控制是高压变频器发展的主题，人们很早就开始应用16位微处理器来研究高压变频器的数字化控制。随着时代的发展，渐渐的16位微处理器逐渐被32位微处理器所取代，其控制较前者更加精准。

（四）控制技术的革新。截止到目前，高压变频器主要应用两种控制技术，即矢量控制技术和直接转矩控制技术。另外，已经有相关研究证实，无法从电机本身来完善直接转矩控制技术。因此，在未来的发展中，必须研制出一种先进完善的控制技术，保证高压变频器的发展。

（五）与国际接轨。与国外发达国家相比，我国高压变频器的研发和生产上都比较落后。因此，在未来的发展中，中国必将学习和引用外国先进的生产技术，以他人之长补个人之短，逐步提高生产水平。另外，国外高压变频器生产规模化，其管理方法独到，也是我们学习的方面之一。

五、结束语

高压变频器是电子行业发展的里程碑，其不仅能够有效节约能源，还能够促进我国国民经济的发展。因此，要重视高压变频器的研发和生产过程，这不仅需要国家财政的大力支持，也需要相关从业人员的不懈努力，相信在不久的将来高压变频技术将不断成熟和完善，这对于我国电气行业发展意义重大。

参考文献：

[1]草正清，电厂应用对高压变频器技术进步的促进[J].变频器世界，2004年第3期.

高压变频器篇3

关键词：高压变频器；凝泵变频器；变频器故障；电机拖动；机械调速系统文献标识码：A

中图分类号：TM344文章编号：1009-2374（2015）22-0131-02DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.22.064

1事件经过

2014年12月21日07∶33∶39，1号机组1A修1A凝泵变频器完成后设备试运过程中1A凝泵变频器发“轻故障”、“重故障”报警，1A凝结水泵变频器跳闸，联锁备用凝泵变频器启动正常。

经现场检查设备情况，发现着火起始处为1A凝结水泵变频器，1A凝泵变频器A相功率柜A1、A2模块故障着火，导致A1、A2功率模块动力电缆接线处短路烧毁、A3受到不同程度损坏；B相功率单元柜因与A相功率单元柜距离较近受损，B相功率单元柜B1、B2功率单元也受到损坏。变频器室内其余两台变频器（1B、1C凝结水泵变频器）正常完好。设备损坏情况：A相功率单元柜A1、A2功率单元烧毁、A3单元损坏、A1、A2、A3功率单元连接光纤、控制电缆及附件元器件烧毁、功率单元连接电缆受到高温灼伤，B相功率单元受到高温灼伤，B相功率单元柜B1、B2、B3功率单元及其控制附件元器件损坏。

2故障分析

2.1参数分析

图1所示为1A凝泵变频器故障前后的运行电流趋势，在故障发生前，运行电流一直非常平稳，没有缓慢上升或下降的趋势。单从运行参数来看，本次故障应为突发故障。

2.2动作情况分析

故障前状态：时间：07∶33∶36，1A凝结水泵变频器运行电流I：85.0375A、变频器运行频率F（转速反馈）1274.1063r/min、变频器重故障报警状态：0（无报警）、轻故障报警状态：0（无报警）。结合运行参数判断：变频器运行正常，变频器电流、频率均在正常范围内，无“重故障”、“轻故障”报警。

故障时状态：时间：07∶33∶39，1A凝结水泵变频器运行电流发生变化，电流I由85.0375A迅速减小至0.791A、变频器运行频率F（转速反馈）由1274.1063r/min减小至8.4915r/min，持续时间3s，变频器重故障报警状态：1（报警）、轻故障报警状态：1（报警）。07∶33∶39，DCS发停止指令，变频器停止。结合运行参数判断：变频器检测到故障时，发“重故障”、“轻故障”报警，DCS联锁停机，变频器故障保护动作联锁正确动作。

2.3设备检查

对受影响的6台功率单元进行了解体检查，其中A1、A2单元受损较为严重，其余四台从外观上检查未见异常。将变频器解体后的内部情况如下图3所示，从图中可以看出，故障点集中在两个位置，交流进线熔断器和直流侧的IGBT，且A1、A2的故障现象相同。

3原因分析

根据故障点的情况分析，可能存在以下三种可能：

3.1熔断器质量问题

A1功率单元熔断器炸裂或者漏砂，烧熔物掉落引起A1和A2单元交流母排相间及相对外壳短路拉弧，由于功率单元体设计为外壳不接地，而作为直流负极回路，短路后交流电就窜入了直流系统，引起直流系统过电压，IGBT炸裂。在这种情况下，由于从图1已可看出，故障前电流未有上升且远小于额定值，如果熔断器炸裂，则熔断器存在质量问题。

3.2IGBT质量问题

IGBT故障炸裂后拉弧，引起直流系统短路，进一步导致交流输入侧过流，进线电缆与交流母排的搭接面过热，最终熔断器炸裂。

3.3模块老化或变频器保护电路损坏，不能有效地保护模块

变频器运行中，如果一台功率单元发生故障，由于运行水泵与电机之间转动惯量大，将发生能量突然倒滞，造成强过流、强过压，如果变频器保护不及时将使多个单元的IGBT同时烧毁。

4预防措施

第一，运行中的高压变频器的工作环境温度，宜在15℃～40℃之间，移相变压器的最高工作温度不能超过130℃。尤其夏季温度较高时，应加强变频器安装场地的通风散热。

第二，高压变频器柜门上的防尘滤网通常每半月应清扫一次，如工作环境灰尘较多，清扫间隔还应根据实际情况缩短，确保周围空气中不含有过量的尘埃，酸、盐、腐蚀性及爆炸性气体。

第三，变频器冷却风扇运行3年应定期更换。

第四，变频器运行中，应随时监视负载运行情况，出现不正常情况应及时采取措施直至停机。

第五，变频器长时间运行，停运后应检查变频器内部电缆间的连接可靠及变频器柜内所有接地应可靠，接地点无生锈。所有电气连接的紧固性，查看各个回路是否有异常的放电痕迹，是否有怪味、变色，裂纹、破损等现象。

第六，变频器长时间停机后恢复运行，应使用2500V兆欧表测量变频器（包括移相变压器、旁通柜主回路）绝缘，功率单元二次回路用500V摇表检查。测试绝缘合格后，才能启动变频器。

第七，变频器长时间备用，应做好防潮、防尘措施，且温度控制在15℃～40℃之间，有条件的应定期进行通电检查。

第八，每次维护变频器后，要认真检查有无遗漏的螺丝及导线等，防止小金属物品造成变频器短路事故。特别是对电气回路进行较大改动后，确保电气连接线的连接正确、可靠，防止“反送电”事故的发生。

第九，变频器投入运行后，根据运行实际需要及厂家技术更新应进行优化，如凝结水泵变频器冷却方式、功率单元加装过电压吸收电容、优化凝结水泵变频器起停方式等，有效降低变频器的故障频率。

第十，建议变频器生产厂家收集该批次产品故障原因，将发现问题及时与其他用户沟通，如在其他单位运行中发现的问题（类似功率单元爆炸着火问题），对产品更新换代或升级改造避免类似事件重复发生。

第十一，优化高压变频器设备运行操作流程：停运变频器时，必须先给出变频器停机指令，禁止直接断开变频器输入6kV开关电源，防止操作过压造成变频器

损坏。

第十二，国产电子产品本身使用寿命较短，加强对变频器运行情况监测，设备寿命到期后坚决更换。

参考文献

高压变频器篇4

关键词高压变频器；煤矿皮带机；调速；节能

中图分类号TD5文献标识码A文章编号1674-6708（2013）91-0167-02

0引言

皮带机在煤矿生产中发挥着重要作用，目前几乎所用的煤矿斜井提升均采用皮带传输的方式，因此，煤矿生产的数量和效益在很大程度上取决于皮带机的运输能力和运输效率。不少煤矿的皮带传输系统依然采用传统的调级方式，即串级调速模式。这种调速模式虽然能够满足基本的调速要求，但是存在着可靠性较低、运行能耗水平高、功率因数低等不足，无法发挥出皮带机控制系统的最优性能。节能减排、发展绿色经济是我国经济发展的大方向之一，传统的串级调速模式显然无法适应时展的要求，而且随着当今自动控制技术、高压变频控制技术的完善成熟和规模化运用，将其应用于煤矿皮带机上成为了一种必然选择。高压变频器不仅能够实现煤矿皮带机的无级平滑调速，更可以提高皮带机运行的经济性。笔者在本文中以煤矿皮带机的控制要求为基础，分析并探讨了高压变频器在煤矿皮带机上的应用方案。

1变频电控系统分析

变频电控系统主要由两个部分构成，即主控中心和高压变频器。这两个部分相关协作，共同承担着变频电控系统正常工作的职责。具体而言：

首先，主控中心。PLC（ProgrammableLogicController，可编程逻辑控制器）是主控中心的核心控制器件，作为信息处理枢纽，它既可以对系统控制工艺进行处理和分析，也能够为系统安全提供必要的防护；主控中心的各种工况信息和数据通过彩色显示器来显示，通过该显示器显示的相关数据，我们能够很好掌握皮带输送机的静态参数、动态参数、运行趋势等。

其次，高压变频器。高压变频器是实现整个皮带机无极调速的关键，它充分应用了直接高-高变换模式，并采用了优化PWM（PulseWidthModulation，脉冲宽度调制）控制算法、有源逆变技术、矢量控制技术、多电平串联叠波技术，可以输出正弦电流。高压变频器主要由两个部分构成，即移相隔离变压器功率单元和控制器单元。

2高压变频器在煤矿皮带机上的应用方案

2.1系统结构

将高压变频器应用于煤矿皮带机上，其主要的实际效果重点体现在下述两个方面：首先，如果皮带机的煤炭输送量相对较少，则可以通过速度调节的方式降低皮带机的运行能耗；其次，如果皮带机的煤炭输送量处于满负荷状态，则可以实现皮带机的全速运行，提高皮带机的运行效率和煤炭产量。

高压变频器在煤矿皮带机上的应用方案见图1。将高压变频器应用于煤矿皮带机，改造方案应该坚持成本节约的原则，不能够对皮带机的电气性能、运输能力产生不利影响，并综合考虑煤矿的现场工况、变频器的性能水平等实际条件。运行方式选择为“一拖一”或“一拖二”。所谓的“一拖一”主要是指一台变频器拖动一台电机，“一拖二”主要是指一台变频器拖动两台电机。同时，采用了“工频”和“变频”两种运行方式，并且这两种运行方式能够进行自由切换，以确保煤矿生产的连续性。上图所展示的皮带传送系统结构为明显的“一拖二”运行方式。此种运行方式能够更好地达到降低能耗的目标，主要是因为该种运行方式能够根据煤炭输送量多寡来实现频率的自动调整，进而实现变频调速。

2.2系统功能

第一，能够真正实现皮带机的软启动。将高压变频器应用于煤矿皮带机，在皮带机驱动电机时，高压变频器的变频控制系统首先会控制电机以低频大转矩启动，进而实现了皮带机控制系统的软启动，能够有效延长电机的使用寿命。

第二，能够实现皮带机多个电机驱动时的功率平衡输出。将高压变频器应用于煤矿皮带机，采用“一拖二”的运行方式，变频器所控制的两台电机在电流、功率、力矩等方面相同。

第三，能够降低皮带机的皮带带强。将高压变频器应用于煤矿皮带机，变频器的启动时间范围能够1s～999s内进行随意调节，根据实际情况，变频器的启动时间通过设置在60s～200s的范围内进行调节。较长的启动时间可以降低皮带机的皮带带强要求，因而可以选择性价比更高的皮带，降低设备投资，提高企业效益。

第四，能够降低皮带机的维护量。今天的微电子技术和信息技术获得了长足的进步和发展，作为电子器件的集成系统，变频器的运行可靠性和使用寿命能够得到有效的保障。除此之外，应用变频器之后，皮带机能够实现软启动，显著降低皮带机在启动过程中对于整个机械设备的冲击，降低故障率和维护量。

第五，能够实现更好的节能效果。节能是当今社会的主流价值观之一，提高节能效果不仅有利于企业获得较高的经济效益，还有利于环境的保护。其节能效果主要表现在，能够根据煤仓煤量来对变频器的输出频率进行调节，避免电动机功率的浪费，进而获得较高的能源利用率。

3应用效果与展望

由于传统的串级调速模式据具有可靠性差、效率低、能耗高等不足，X焦煤集团应用高压变频器实现了对皮带电控系统串级调速的改造和升级。经过相关改造和一定时间的运行之后，皮带机的有功功率显著提升，节能效果明显；同时，皮带机的可靠性不仅大幅度提升，而且日后的维护量也显著降低。

带变动负载、具有节能潜力的电机非常多，改造潜力巨大，尤其是在国家大力提倡节能减排、积极倡导变频器改造的今天，对皮带机电控系统进行改造的社会意义和现实意义重大。

参考文献

[1]王雪峰.高压变频器在德兴铜矿废石胶带系统的应用[J].铜业工程，2012（4）：152-155.

[2]程宝平.UP10变频器在煤矿皮带输送机上的应用[J].电气技术，2012（5）：251-252.

[3]马永健.利德华福高压变频器在力拓铁矿石输送带的应用[J].变频器世界，2011（1）：62-63.

高压变频器篇5

刘志坤王军辉孔亮李可可李子豪

（河南理工大学河南・焦作454000）

摘要高频变压器是作为开关电源最主要的组成部分。开关电源一般采用半桥式功率转换电路，工作时两个开关三极管轮流导通来产生100kHz的高频脉冲波，然后通过高频变压器进行降压，输出低电压的交流电，高频变压器各个绕组线圈的匝数比例则决定了输出电压的多少，本文就单端反激式开关电源变换器等问题作了相应的分析。

关键词高频变压器单端反激式开关电源

中图分类号：TM4文献标识码：A

1单端反激式开关电源变换器

单端反激式变压器又称电感储能式变压器，当高压开关管VT1被脉宽调制（PulseWidthModulation，PWM）脉冲信号激励而导通时，直流输入电压施加到高频变压器T的原边绕组上，在变压器次级绕组上感应出的电压使整流管VD1反向偏置而阻断，此时电源能量以磁能形式存储在初级电感中；当开关管VT1截止时，原边绕组两端电压极性反向，副边绕组上的电压极性颠倒，使D1导通，储存在变压器中的能量释放给负载。

2变压器磁芯的选择

开关电源输出功率为120w，磁芯磁导率为：

u=uxu0=2000-7=8-4（N/A2）……（1）

其中开关管最大占空比：

Dmax=0%（2）

其中，Vor是副边折射到原边的反射电压大小为135v；Vdcmin为最小输入直流电压，大小为120v；Vds是开关管漏源极电压，大小为10v；将以上数据代入后，得到输入占空比为50%；开关电源效率=80%；则所需要变压器面积乘积为1.3cm^2这里取窗口面积利用系数Kw=0.4；

电流密度J=400A/cm^2；磁感应强度Bm=0.25；脉动电流和峰值电流比例系数为Krp=0.7；由于骨架需要，这里选择EI40磁芯，EI40参数：A=40mm，B=26.8mm，C=11.8mm，D=11.8mm，E=20.3mm，F=27.3mm；

其磁芯截面积为：Ac=1.2*1.2=1.44cm^2；

窗口面积为：Am=0.8*2.03=1.62cm^2；

磁路长度为：L=9.2*10^-2m

磁芯面积乘积：App=Ac*Am=1.44*1.62=2.33cm^2；

综合以上计算，EI40型铁芯满足设计要求。

2.1原边绕组匝数Np的计算

根据公式，（3）

代入计算可得Np=48.4匝，实际取值为50匝；

2.2输出绕组匝数的计算

公式（4）

其中，Uf是整流管的电压，大小取0.4V；代入公式可得：N2=9.76匝，这里取10匝。

2.3反馈绕组匝数的计算

根据公式（4）可得，反馈绕组匝数N2’=8.5匝，这里取N2’=9匝。

2.4磁芯气隙宽度的计算

在单端反激式开关电源中，高频变压器磁芯的气隙对电源性能影响较大。为防止变压器磁芯发生磁饱和现象，要在磁芯中留有气隙。

原边电感计算公式为：，（5）

其中Emin这里取300v，Pin=150w，Dmax=0.5；代入公式可得，Lp=750uH；

原边电流最大值为：（6）

将Lp，代入公式可得，Ip=2A；

根据公式：（7）

其中，Ae是有效磁芯面积，大小为1.44cm^2，将Lp代入得，=0.06cm。

2.5绕组线径的计算：

经相关运算；初级线径大小为：d=0.94mm；二次侧线径大小为：d=1.68mm。

根据以上数据分析可得：原边绕组N1用0.5mm线径绕50匝；输出绕组N2用0.8mm线径双线，并绕10匝；反馈绕组N3用0.5线径绕9匝。

3结束语

本文针对变压器的相关指标做了简单的分析计算，希望能够给从事相关工作的人员提供以下参考。

参考文献

高压变频器篇6

ApplicationofHighVoltageFrequency

Converterintheauxiliaryshafthoist

Abstract:TianChencoalmineauxiliaryshafthoistisresponsibleforallpersonnelandmaterialstoenhancetheoriginalelectroniccontrolsystemusesAChoistcontrolsystem,usingtheseriesresistancespeedcontrolmode,failurerate,powerconsumption,andworkstaffadverselyaffecttheenvironment.TianChenthroughtheauxiliaryshaftminewinchelectriccontrolsystem,sothatthewinchsystemuseshighfrequencyelectroniccontrolgear,wincheshavespeedstartfunction,themotorintherotationandthenstart,andthereisplentyofoverload,reliable,safe,slowspeedsteadyspeed,highprecision,accelerationcurvestraight,donotshake,slowenergyfeedback,betterenergy-savingeffect.

关键词:变频器；变频调速；提升机

中图分类号：TN77文献标识码：A

Keywords:frequencyconverter;speedgoverningwithfrequencyconversion;hoist

前言

矿井提升机是在繁重而又复杂的条件下进行工作的设备，因此要求提升机的拖动装置能适应频繁启动、停止、调速及换相，并能实现重载启动。为了实现矿井提升机无级平稳加、减速，提高提升系统的安全水平并达到节约电能的目的，矿用提升机选用变频控制技术，取消“调速电阻”，节约调速运行时电阻的热损耗，在绞车下放减速时，电动机短时间发电运行，并能把电能反馈给电网。另一方面，用变频器内置的PLC编程软件替代继电器可实现提升速度控制，减少设备维修工作量，降低维修费用，节能效果显著（节能率在15%～30%）。田陈煤矿副井提升机担负着全矿人员、物料的提升，在煤矿生产中起着举足轻重的作用，是至关重要的大型固定设备，需长期、连续、可靠、安全地工作。为此，全新的变频调速系统，完全满足了上述工艺要求，保证提升机安全、高效经济运行，对煤矿安全生产起着十分重要的作用。

一、高压变频器的控制原理

变频器采用功率单元串联叠波、矢量控制、有源逆变能量回馈技术，可应用于四象限运行或需求快速制动、快速动态响应、低速大转矩，控制精度高的场合。其控制原理如图如下：

矢量控制技术的出现使变频器具有更好的运行特性，全数字化控制，功率部分采用IGBT的电压源型交流变频传动装置。它为传动系统带来更好的动态响应，更高的控制精度，更高的可靠性，同时也提升整体效率。

高压变频器通过矢量控制系统的解耦，速度给定（频率给定）ωr*与速度反馈ωr相减得出速度误差，速度误差经PI调节后输出转矩电流给定iqref，idref励磁电流给定是根据系统的动态需要进行调整其值根据不同的电机和负载得出的经验值，电机三相电流反馈ia、ic、ib（为ia与ic之和求反）经传感器采样，然后再根据转子位置电气角度θ进行Clarke变换，变换后输出ialpha、ibeta，ialpha、ibeta经Park变换输出id、iq，id、iq值与给定值iqref，idref求误差，进行PI调节后输出Vsqref、Vsdref，Vsqref、Vsdref和转子位置电气角度θ经过Park逆变换输出Valpha、Vbeta，Valpha、Vbeta经过Clarke逆变换输出电机定子三相电压Va、Vb、Vc值，三相电压Va、Vb、Vc值作为PWM（脉宽调制）的比较值比较输出PWM波形到逆变器然后驱动电机旋转。

二、原理与效益分析

根据电磁感应原理得知，电动机的一个重要特征是它的转速与电源频率之间的关系，其关系式为

n=60（1-S）f/p

式中n―――转子转速，r/min；

S―――转差率；

f―――电源频率，Hz；

p―――电机极对数。

当电网频率一定，电动机极对数一定时，频率与转速成正比，改变频率即可以平滑地调节电机转速，从而可以连续地改变绞车的速度。

根据电动机工作电流的大小确定电动机的工作频率，这样可以根据负载的变化调节电机的输出功率，达到节能和提高电网功率因数的目的。

且变频器运行不存在反复加电操作，对设备没有电气冲击。

通过一段时间的运行测试，提升机电流由原来的平均28A下降到现在的平均23A，节能效果相当显著，并且变频器技术性能完全满足提升机运行工艺要求，根据电度表测定，副井提升机电耗下降17%左右。

副井提升机采用高压变频器后收到以下明显效果：

①电能消耗明显下降，改造后电耗比改造前平均下降了约17%；

②系统维修量和维修费用大幅度减少；

③人员和设备工作条件得到改善。

三、故障检测与处理

1、故障显示：

在人机界面的常态界面下，液晶屏幕左上角的系统状态显示了当前故障类型，例如：单元故障、变压器过热、参数错误等。

2、常见故障处理与维修

副井提升机高压变频器具有完善的故障监测和保护功能。按故障严重程度分为轻故障、重故障两类，发生故障时有报警输出。轻故障时仅发出报警，系统可以正常上高压、启、停及运行；重故障时，系统不仅发出报警，还会输出重故障信号用以立即分段高压电源，并保存故障信息。

（1）轻故障分类与报警

轻故障时，系统发出报警，故障指示灯闪烁。轻故障包括：

①变压器超温报警；

②柜温超温报警；

③柜门打开；

④柜顶风机故障；

系统对轻故障不作记忆处理，仅有故障指示，故障消失后报警自动解除。

变频器运行中出现轻故障报警，系统不会停机。停机时出现轻故障报警，变频器可以继续启动运行。

（2）轻故障分类与报警

系统发生下列故障时，按照重故障处理，并在监视器左上角显示重故障类型：

①外部故障；

②变压器过热；

③单元故障；

④变频器过流；

⑤高压失电；

⑥接口板故障；

⑦控制器不通讯；

⑧接口板不通讯；

⑨电机过载；

⑩参数错误；

11主控板故障；

12柜温过热；

单元故障包括：缺相故障（熔断器故障）、过热、驱动故障（IGBT故障）、光纤故障、单元过压。

重故障发生时，系统发出故障指示，同时发出指令去分断高压、合闸禁止，并对故障信息、高压分断指令作记忆处理。重故障状态不消除，故障指示、高压分断指令依然有效。

外部故障必须先解除高压分断（柜门按钮或外部接点）状态再系统复位，才能使系统恢复到正常状态；除外部故障以外的重故障发生后，直接系统复位即可使系统恢复到正常状态，但在再次上电前一定要找出故障原因。单元故障发生后，只有再次上高压电源方能监测到单元状态。

四、结束语

变频技术是一门新兴的电力电子技术，正在向高性能、高精度、大容量、数字化、智能化方面发展，随着电子技术的飞速发展，一些高可靠性、性能优异的变频器还将不断涌现，并在节能方面显示出惊人的成就。因此，在煤矿生产中，大力推广变频调速技术，不仅是“十二五”期间企业节能降耗的重要技术手段。也是实现经济增长方式转变的必然要求，对提高煤矿机电设备技术含量和企业的经济效益具有现实的意义。

参考文献：