CN102570969A - 一种谐波抑制和变频调速控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种谐波抑制和变频调速控制方法，从6kV或10kV电网的中压柜中接入至6kV或10kV/690V三绕组整流变压器；采用多相整流；整流变压器设一个以上的移相组，将各二次绕组形成相位差，三绕组整流变压器的原边为6kV或10kV电压，两个副边输出两路交流690V电压；两路交流输出皆与同一台变频器相连给变频器供电；通过变频器整流、逆变，提供690V交流电源来驱动电机运行。另一方法是，从6kV或10kV电网的中压柜接入6kV或10kV/690V双绕组配电变压器；双绕组配电变压器的原边为6kV或10kV电压；副边绕组输出一路交流690V电源；交流690V电源接入整流设备AFE进行整流变换；然后输出一路690V直流电源，再经逆变器变换后，产生690V交流电源来驱动电机运行。本发明线路简单、运行稳定、技术成熟可靠。
Description
技术领域
本发明属于机电领域，特别指一种谐波抑制和变频调速控制方法。
技术背景
传统的中压电机的变频调速方法，如200～1000kW变频电机往往采用6kV(或10kV)中压电机配套选择中高压变频器的控制方式，中高压变频必须采用多电平或多电力电子器件串联技术，其线路复杂，价格昂贵。而采用替代功率在200kW至1000kW范围内的6kV(或10kV)，或者直接应用在功率在200kW至1000kW范围内的690V电机的变频调速控制方法，则可以避免传统技术中不足。
技术内容
本发明的目的在于提供一种谐波抑制和变频调速控制方法，它是一种替代功率在200kW至1000kW范围内的6kV(或10kV)；或者直接应用在功率在200kW至1000kW范围内的690V电机的变频调速控制方法。
本发明的技术方案是：
一种谐波抑制和变频调速控制方法，其特征在于：从6kV或10kV电网的中压柜中接入至6kV或10kV/690V三绕组整流变压器；采用多相整流；整流变压器设一个以上的移相组，将各二次绕组形成相位差，三绕组整流变压器的原边为6kV或10kV电压，两个副边输出两路交流690V电压；两路交流输出皆与同一台变频器相连给变频器供电；通过变频器整流、逆变，提供690V交流电源来驱动电机运行。
另一种谐波抑制和变频调速控制方法，其特征在于：从6kV或10kV电网的中压柜接入6kV或10kV/690V双绕组配电变压器；双绕组配电变压器的原边为6kV或10kV电压；副边绕组输出一路交流690V电源；交流690V电源接入整流设备AFE进行整流变换；然后输出一路690V直流电源，再经逆变器变换后，产生690V交流电源来驱动电机运行。
本发明的优点在于：采用690V电机的变频调速控制方法替代了6kV或10kV中压电机配套并选择中高压变频器的控制方式，避免了中高压变频技术必须采用多电平或多电力电子器件串联技术所带来的线路复杂、价格昂贵等不足之处；本发明可将变频负载产生的谐波限制在较小范围内，降低了电压畸变率，减小谐波对电网的影响，同时整流变压器还兼具电源电压变换的作用，并且能隔离来自电源的传导干扰；相对中高压变频调速，低压变频装置线路简单、运行稳定、技术成熟可靠。
本发明还可应用于功率200～1000kW、工作电压要求为690V的电机变频回路。
以石油化工等行业广泛使用的屏蔽泵为代表，由于该泵与普通的离心泵不同，它的叶轮和电机转子连成一体，电机转子与定子间有屏蔽套隔开，转子在被输送的介质中运转，其动力通过定子磁场传递给转子，转子采用石墨或碳化硅等非金属滑动轴承，因此承受载荷能力相对较弱，只适用于中、小流量且功率不大的泵。目前大功率的屏蔽泵轴功率也仅在300～500kW左右，且工作电压控制在690V，对于这种类型采用变频调速的屏蔽泵供电应优先选择本发明。
附图说明
图1为本发明采用6kV或10kV/690V三绕组整流变压器的690V电机的变频调速控制方法电器原理图。
图2为本发明采用6kV或10kV/690V双绕组整流变压器的690V电机的变频调速控制方法电器原理图。
下面结合说明书附图及实施例，对本发明作进一步的说明。
本发明采用了一种应用于替代功率在200kW至1000kW范围内的6kV或10kV；或者直接应用在功率在200kW至1000kW范围内的690V电机的变频调速控制方法，它通过将变频电机的工作电源调整至690V电压等级后，再进行整流和逆变，以实现对电机的变频调速控制。
实施例1：
如图1所示，本发明采用整流变压器加变频调速控制方法，其电气原理如下：
整流变压器原边为6kV或10kV电压，两个副边输出两路交流690V电压；两路交流输出皆与同一台变频器相连，通过变频器整流、逆变，提供690V交流电源来驱动电机运行。
其主要设备技术参数包括：
整流变压器主要技术参数：
一次额定电压：6kV±5％；二次额定电压：2x690V；频率：50Hz；相数：3相；线圈数：3圈；联结组标号：Dy11d0；二次侧的相移：30°；二次侧短路阻抗：＞5％；二次侧短路阻抗差：＜3％。
变频器主要技术参数：
输入整流桥：6相12脉冲；输入电压：690V±10％范围内满载输出，50Hz；输出电压：0～690V；输出频率：0～±60Hz；过载能力：每10分钟允许10％短时过载1分钟；
控制电路输入及输出：
两路模拟量输入：4-20mA；两路模拟量输出：4-20mA；六路开关量输入；三路开关量输出。
随着变频调速装置越来越多的应用，其带来的干扰也不容忽视。由于变频器中大量使用了晶闸管或者整流二极管等非线性电力电子器件，其产生的谐波会引起电网电压畸变，影响电网供电质量，为了限制变频器产生的谐波，可采用多相整流的方法，通过整流变压器的多个移相组将各二次绕组形成相位差，再给变频器供电，以本变频成套技术为例，利用整流变压器的单绕组输入/双绕组输出产生互差30度电角度的移相电压，与变频器的整流单元一起构成12脉冲的整流电路结构，而采用12脉冲整流，理论上可自动抵消11次以下谐波，注入电网的只有12k±1(k为正整数)次谐波，且其谐波有效值与谐波次数成反比，因此通过12脉冲整流技术可将变频负载产生的谐波限制在较小范围内，降低电压畸变率，大大减小谐波对电网的影响。同时整流变压器还兼具电源电压变换的作用，并且能隔离来自电源的传导干扰。
实施例2：
如图2所示，本发明采用整流变压器加变频调速控制方法，其电气原理如下：
实施例1与实施例2的原理相同，结构组成上仅对实施例1的整流单元设备进行了改进，采用双绕组配电变压器加AFE(可控整流前端)替代实施例1中所采用的三绕组整流变压器。
实施例2所使用的配电变压器原边为6kV或10kV电压，副边绕组输出一路交流690V电源，接入整流设备AFE进行整流变换后输出一路690V直流电源，再经逆变器变换后，产生690V交流电源来驱动电机运行。
实施例2与实施例1所采用的12脉冲不控整流技术不同，本实施例所采用有源整流技术AFE，它的主要技术特点包括：
1、AFE采用IGBT功率元件，主电路结构与变频器相同，可以将交流电转化为直流电给变频器使用，也可以将直流电转化为交流电回馈电网；这样一来可降低元器件损耗，提高效率，起到明显的节能效果；
2、AFE交流输入端的功率因数可达0.99，电流谐波含量低于3％，对电网不造成任何污染，也就不需要再使用无功补偿和滤波装置，大大简化了供配电系统的设计，降低了成本。
本发明实施例2充分利用AFE先进的可控整流技术，输入端总电流畸变率低，功率因数高，且该方案可实现回馈制动，但其成本较本发明实施例1高，用户可根据需要选择各自不同的成套技术方案，使之综合经济效益好。
Claims (5)
1.一种谐波抑制和变频调速控制方法，其特征在于：从6kV或10kV电网的中压柜中接入至6kV或10kV/690V三绕组整流变压器；采用多相整流；整流变压器设一个以上的移相组，将各二次绕组形成相位差，三绕组整流变压器的原边为6kV或10kV电压，两个副边输出两路交流690V电压；两路交流输出皆与同一台变频器相连给变频器供电；通过变频器整流、逆变，提供690V交流电源来驱动电机运行。
2.根据权利要求1所述的一种谐波抑制和变频调速控制方法，其特征在于：主要技术参数包括：
整流变压器主要技术参数为：一次额定电压：6kV±5％；二次额定电压：2x690V；频率：50Hz；相数：3相；线圈数：3圈；联结组标号：Dy11d0；二次侧的相移：30°；二次侧短路阻抗：＞5％；二次侧短路阻抗差：＜3％；
变频器主要技术参数：输入整流桥：6相12脉冲；输入电压：690V±10％范围内满载输出，50Hz；输出电压：0～690V；输出频率：0～±60Hz；过载能力：每10分钟允许10％短时过载1分钟；
控制电路输入及输出：两路模拟量输入：4-20mA；两路模拟量输出：4-20mA；六路开关量输入；三路开关量输出。
3.根据权利要求1所述的一种谐波抑制和变频调速控制方法，其特征在于：为了限制变频器产生的谐波，可采用多相整流的方法，通过整流变压器的多个移相组将各二次绕组形成相位差，再给变频器供电。
4.一种谐波抑制和变频调速控制方法，其特征在于：从6kV或10kV电网的中压柜接入6kV或10kV/690V双绕组配电变压器；双绕组配电变压器的原边为6kV或10kV电压；副边绕组输出一路交流690V电源；交流690V电源接入整流设备AFE进行整流变换；然后输出一路690V直流电源，再经逆变器变换后，产生690V交流电源来驱动电机运行。
5.根据权利要求1或4所述的一种谐波抑制和变频调速控制方法，其特征在于：该方法应用于功率200～1000kW、工作电压要求为690V的电机变频回路。
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