西门子中压变频频器的应用

   近年来，交流变频调速技术在各行业的应用发展迅速，由于变频调速在调速范围、动态响应、低频转矩、功率因数、效率等方面是以往的交流调速方式无法比拟的，并且在节约能源、提高经济效益等方面都发挥了巨大作用，所以它的应用越来越广泛。  
　　转炉炼钢具有显著的周期性和连续性特点，生产一炉钢需要30-45min，其中供氧（吹炼）过程为15-20min，一半以上为非吹炼时间，此时风机没有必要高速运行，如将其切换至低速节能状态，可节省大量能源，同时减少设备损耗，对提高设备利用率也十分有益。目前国内转炉一次除尘风机多采用液力耦合器，但由于存在转差损耗等，节能效果不理想，且设备故障率较高。交流变频技术不仅调速平滑，调速范围大，效率高，启动电流小，运行平稳，而且节能效果好，对风机、泵类设备而言是最佳的节能手段，平均节能效果可以达到30%以上。但是在高电压大功率电机上尚未得到较多推广。究其原因，主要有二：一是大功率电动机供电电压高（3～10kV），而目前变频器开关器件的耐压水平较低，造成电压匹配上的难题；二是高压大容量变频调速装置技术含量高、维护难度大、造价高，而所驱动的负载多数情况下是直接关系到生产、生活的重要设备，大多数用户对它的性能和可靠性心存疑虑，不敢大胆采用。
　　宣钢炼钢厂通过对多家单位实际应用效果的多方考察，选用了西门子SIMOVERT MV中压变频器。
　　系统结构及特点
　　西门子SIMOVERT MV中压变频频器拥有以下显著特点：
　　（1）SIMOVERT MV系列变频器采用传统的交—直—交变频器结构，整流部分采用12脉冲二极管整流器，逆变部分采用三电平PWM逆变器。该系列变频器采用传统的电压型变频器结构，通过采用耐压较高的HV—IGBT模块，使得串联器件数减少为12个，随着元件数量的减少，成本降低，方案变得简洁，有助于提高可靠性。良好的输入输出波形；满足IEEE-519标准，效率高，使用简单，便于维护，采用高性能的矢量控制技术，提供低速高转矩输出和良好的动态特性，同时具备较强的过载能力。
　　（2）SIMOVERT MV系列变频器的逆变部分采用三电平方式，其输出侧需要配置输出滤波器，以获得具有低谐波分量的基本正弦电流特性以及较佳的转矩特性，同时电机的损耗可以降到最低。另外HV—IGBT优点是每次通断电的瞬间电流和电压可以完全控制，dv/dt可以调节，从而减轻对电机绝缘的损坏。
　　（3）系统提供多种控制模式，包括线性V/F控制，平方V/F控制，可编程多点设定V/F控制，磁通电流控制，无测速传感器矢量控制，闭环矢量控制等。通过速度反馈选板可构成带反馈的矢量控制闭环，从而可大大提高除尘系统的控制精度和稳定性。
　　（4）当变频器工作于限流状态时，不受输出短路的影响，这就避免了当发生电机或电缆短路等故障时，造成变频器功率元件的损坏。
　　（5）高性能及成熟的全数字化SIMADYN D控制系统可用作开环控制和闭环控制平台，它具有灵活的标准软件，速度极快的全数字化32位信号处理器，便于操控和观测的良好用户界面，本地诊断程序以及通过调制解调器的远程诊断功能。SIMVOERT MV模块化设计不仅使系统结构十分紧凑，而且也增强了系统的维修便利性，因而提高了系统的可利用率。在设备运行的情况下风扇在半小时内可完成更换。不必使用特殊工具，只需5min就可完成IGBT功率模块的更换工作，光纤触发装置UEL采用可插式结构。SIMADYN D控制板以及供选用的调制解调器接口卡也都是插入式的。模块错误信息的时序记忆功能可迅速排除整个传动系统的故障，例如：断路器、电网欠电压或过电压、变压器监测、风扇故障、电机监测，IGBT监测、直流环节电压、接地故障监测、辅助电压监测等。
　　（6）该变频器具有强大的通信功能，在风机除尘工艺系统中，炉前工艺吹炼状态识别可通过PLC方便实现。由于采用了现场总线技术，该变频器与上位PLC系统之间只需通过Profibus通信模块和一根通信电缆实现联结，减少了操作台及控制台之间大量的电缆连接及因此带来的诸多问题。