劉皓

（長(zhǎng)慶輸油氣分公司，寧夏 銀川 750006）

淺析高壓變頻器在電驅(qū)壓氣站中的應(yīng)用

劉皓

（長(zhǎng)慶輸油氣分公司，寧夏 銀川 750006）

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)開(kāi)始愈加重視節(jié)約能源的問(wèn)題。高壓變頻器是近來(lái)我國(guó)在高電壓機(jī)急需節(jié)能省電的背景下，開(kāi)始進(jìn)行的一項(xiàng)研究，而這一領(lǐng)域在我國(guó)進(jìn)行的時(shí)間較短，因此有許多問(wèn)題亟待解決。本文將首先介紹高壓變頻器的研究現(xiàn)況，再介紹高壓變頻器的分類，以及高壓變頻器在電驅(qū)壓電站中的應(yīng)用。

高壓變頻器；電驅(qū)壓電站；電壓源型變頻器；電流源型變頻器

電子技術(shù)的迅速發(fā)展為電子器械的更新帶來(lái)了推動(dòng)作用，并且近來(lái)我國(guó)對(duì)于由于國(guó)力的提升，也開(kāi)始注重高新技術(shù)的發(fā)展，更加注意能源的節(jié)約問(wèn)題。因此，舊式的高壓變頻就無(wú)法滿足日益提高的需求，需要作出改進(jìn)，這種改進(jìn)，就要以高壓變頻器的節(jié)能作為核心技術(shù)，進(jìn)行細(xì)致的研究，并以在電驅(qū)壓電站中的應(yīng)用方案作為實(shí)踐參考。

1 高壓變頻器的現(xiàn)況

高壓電機(jī)的節(jié)能減排具有較大的提升空間，為了節(jié)約能源，就要從高頻變壓器下手。而我國(guó)的高頻變壓器的研究起步較晚，國(guó)外的高頻變壓器的研究起步較早，因此兩者之間產(chǎn)生了較大的差距。國(guó)外的高壓變頻器從其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制技術(shù)入手，已經(jīng)設(shè)計(jì)出一種新型的高頻變壓器，極大提高了逆變器輸出質(zhì)量［1］。并通過(guò)研究以往舊式高壓變頻器的缺陷，從需求下手，提高了變頻器運(yùn)行的可靠性，提高了使用的安全性。相較之下我國(guó)的研究就落后了許多。不容置疑的是，高壓變頻器因其節(jié)能減排的作用，在高壓電機(jī)領(lǐng)域具有不可動(dòng)搖的地位。但我國(guó)受限于落后的加工技術(shù)，國(guó)內(nèi)能夠進(jìn)行高質(zhì)量加工的企業(yè)也是少之又少，無(wú)法滿足日益提高的市場(chǎng)需求。同時(shí)，這其中也有高壓變頻器的理論研究不足，無(wú)法推動(dòng)實(shí)踐運(yùn)用的因素在。因此，對(duì)高壓變頻器的研究應(yīng)當(dāng)更進(jìn)一步，以理論推動(dòng)實(shí)踐，以實(shí)踐更新理論。

2 高壓變頻器的的分類

2.1 電流源型變頻器

電流源型變頻器又可簡(jiǎn)稱為CSI，其大多是采用負(fù)載換相式CSI，也稱為L(zhǎng)CI。電流源型變頻器的一大特征是它將大電感應(yīng)用為中間直流濾波環(huán)節(jié)，從而使得電流的保護(hù)的完成較為簡(jiǎn)單方便，大多是在上下兩端的直流母線上分別連上一組同樣的濾波電抗器，以便其在短路的時(shí)候能夠受到相應(yīng)的保護(hù)［2］。LCI的優(yōu)勢(shì)在于它的操控方式很簡(jiǎn)單，并且因?yàn)閹в泻椭绷麟妱?dòng)機(jī)非常相似的調(diào)速功能，所以在于電動(dòng)機(jī)同步時(shí)，其功率因數(shù)較高。應(yīng)用到一些大型的電器上時(shí)，LCI是一種不錯(cuò)的選擇。但是與之對(duì)應(yīng)的是，LCI的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制方案都有較高的要求，限制了它的應(yīng)用領(lǐng)域，并且使得LCI的制作成本也隨之提高，更加降低了它的實(shí)用價(jià)值。所以電流源型變頻器雖然使用效率高，操控簡(jiǎn)單，但是其制作成本和設(shè)計(jì)方案的復(fù)雜促使它注定無(wú)法大規(guī)模地使用。

2.2 電壓源型變頻器

電壓源型變頻器的簡(jiǎn)稱是VSI，到現(xiàn)今為止應(yīng)用得較為普遍的是單元串聯(lián)H橋多電平變頻器，也稱為CHB。電壓源型變頻器因其使用了串聯(lián)的輸出單元，使得它的輸出量大大提高，并且因?yàn)榇?lián)的緣故，內(nèi)部的各個(gè)功率單元實(shí)現(xiàn)了一定程度上的獨(dú)立性，也就不存在均壓過(guò)高的問(wèn)題，某一功率單元損壞也不影響其他功率單元的使用，大大提升了機(jī)器的使用壽命，在維修方面比較方便。電壓源型變頻器小型電器上的使用較為普遍，能夠大大提高電器的使用效率，并且因?yàn)樾⌒碗娖鬏^多的緣故，使得電壓源型變頻器使用范圍大大提高。而電壓源型變頻器較低的制作成本和維修費(fèi)用也使得廣范圍的使用成為了可能，但是在功率輸出方面，比電流源型變頻器要稍差一些。

3 高壓變頻器在電驅(qū)壓電站中的應(yīng)用

3.1 電流源型變頻器的應(yīng)用

電流源型變頻器的輸入功率較強(qiáng)，適用于大體型、大容量、高需求的高壓電動(dòng)機(jī)，例如我國(guó)的西門(mén)子家電、天然氣長(zhǎng)輸管道電驅(qū)壓電站等就非常適用。西門(mén)子家用電器的變頻器一般情況下設(shè)計(jì)功率是在70MW上下，較為高級(jí)的設(shè)計(jì)則可以達(dá)到100MW，甚至還可以高于這個(gè)數(shù)據(jù)。因此，其GL150的電流源方案應(yīng)當(dāng)使用在15MW或者以上的壓縮機(jī)工程中，共90多套。這些電驅(qū)壓電站的需求量很大，輸出功率低的變頻器跟不上它們的功率標(biāo)準(zhǔn)。但是相應(yīng)的，高功率就標(biāo)志著其變頻器在使用時(shí)會(huì)不可避免地發(fā)生附加加熱現(xiàn)象，即在工作中因輸出諧波引起的電動(dòng)機(jī)工作熱量外的溫度提高［3］。此時(shí)的電動(dòng)機(jī)不宜持續(xù)使用，應(yīng)當(dāng)對(duì)其進(jìn)行將額，否則可能會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象，提高了機(jī)器的使用壓力，降低了機(jī)器的使用壽命。

3.2 電壓源型變頻器的應(yīng)用

這種變頻器提高了系統(tǒng)的整體輸出功率，而且由于串聯(lián)的方式，導(dǎo)致輸入諧波較低，因此小機(jī)械在使用這種變頻器時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)電流源型變頻器的過(guò)熱現(xiàn)象［4］。例如東芝三菱的變頻器就是使用VSI，在設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)計(jì)功率可達(dá)到100MW，因此較為合適的方案應(yīng)當(dāng)采用XL-85，才能做到25MW，而西二線中高于15MW的壓縮機(jī)則可大范圍使用。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小，效率較高是它的優(yōu)點(diǎn)。我國(guó)將其應(yīng)用在川氣東送的管道工程上的沿線電驅(qū)壓氣站中，在節(jié)能方面，電壓源型變頻器起到了至關(guān)重要的作用。

4 結(jié)語(yǔ)

高壓變頻器對(duì)于節(jié)能有著非常重要的作用，有利于節(jié)省我國(guó)的能源資源，應(yīng)當(dāng)更加深入研究，研發(fā)出更加高效率低耗能的變頻器?，F(xiàn)如今的高壓變頻器分為電流源型變頻器和電壓源型變頻器，前者用于大型電機(jī)，后者用于小型電機(jī)，兩者在其合適的領(lǐng)域才能發(fā)揮合適的作用，才能達(dá)到節(jié)約能源的目的，才能推動(dòng)我國(guó)高壓變頻器發(fā)展。

［1］徐超，孟金嶺.淺析高壓變頻器在電驅(qū)壓氣站中的應(yīng)用［J］. 甘肅科技. 2014（11）：78-82

［2］竺偉，王永紅，陳應(yīng)敏.國(guó)產(chǎn)化高壓變頻器在天然氣長(zhǎng)輸管線高陵壓氣站的應(yīng)用［J］. 電氣傳動(dòng). 2014（08）：20-27

［3］竺偉，王永紅，陳應(yīng)敏，高順華，呂開(kāi)鈞.首套國(guó)產(chǎn)化25MVA高壓變頻器在天然氣長(zhǎng)輸管線的應(yīng)用［J］. 變頻器世界. 2013（12）：127-129

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1003-5168（2015）11-139-01