高壓電機(jī)的調(diào)速技術(shù)

液力耦合器

在電機(jī)軸和負(fù)載軸之間加入葉輪，調(diào)節(jié)葉輪之間液體（一般為油）的壓力，達(dá)到調(diào)節(jié)負(fù)載轉(zhuǎn)速的目的。這種調(diào)速方法實(shí)質(zhì)上是轉(zhuǎn)差功率消耗型的做法，其主要缺點(diǎn)是隨著轉(zhuǎn)速下降效率越來越低、需要斷開電機(jī)與負(fù)載進(jìn)行安裝、維護(hù)工作量大，過一段時間就需要對軸封、軸承等部件進(jìn)行更換，現(xiàn)場一般較臟，顯得設(shè)備檔次低，屬淘汰技術(shù)。

早期對調(diào)速技術(shù)比較感興趣的廠家，或者是因?yàn)楫?dāng)初沒有高壓調(diào)速技術(shù)可以選擇，或者是考慮到成本的因素，對液力耦合器有一些應(yīng)用。如自來水公司的水泵、電廠的鍋爐給水泵和引風(fēng)機(jī)、煉鋼廠的除塵風(fēng)機(jī)等。如今，一些老的設(shè)備在改造中已經(jīng)逐漸被高壓變頻替換掉。

高低高型變頻器

變頻器為低壓變頻器，采用輸入降壓變壓器和輸出升壓變壓器實(shí)現(xiàn)與高壓電網(wǎng)和電機(jī)的接口，這是當(dāng)時高壓變頻技術(shù)未成熟時的一種過渡技術(shù)。

由于低壓變頻器電壓低，電流卻不可能無限制的上升，限制了這種變頻器的容量。由于輸出變壓器的存在，使系統(tǒng)的效率降低，占地面積增大；另外，輸出變壓器在低頻時磁耦合能力減弱，使變頻器在啟動時帶載能力減弱。對電網(wǎng)的諧波大，如果采用12脈沖整流可以減少諧波，但是滿足不了對諧波的嚴(yán)格要求；輸出變壓器在升壓的同時，對變頻器產(chǎn)生dv/dt也同等放大，必須加裝濾波器才能適用于普通電機(jī)，否則會產(chǎn)生電暈放電、絕緣損壞的情況。如果采用特殊的變頻電機(jī)可以避免這種情況，但是就不如采用高低型的變頻器了。

高低型變頻器

變頻器為低壓變頻器，輸入側(cè)采用變壓器將高壓變?yōu)榈蛪�，將高壓電機(jī)換掉，采用特殊的低壓電機(jī)，電機(jī)的電壓水平多種多樣，沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

這種做法由于采用低壓變頻器，容量也比較小，對電網(wǎng)側(cè)的諧波較大，可以采用12脈沖整流減少諧波，但是滿足不了對諧波的嚴(yán)格要求。在變頻器出現(xiàn)故障時，電機(jī)不能投入到工頻電網(wǎng)運(yùn)行，在有些不能停機(jī)的場合應(yīng)用會有問題。另外，電機(jī)和電纜都要更換，工程量比較大。

串級調(diào)速變頻器

將異步電機(jī)部分轉(zhuǎn)子能量回饋至電網(wǎng)，從而改變轉(zhuǎn)子滑差實(shí)現(xiàn)調(diào)速，這種調(diào)速方式采用可控硅技術(shù)，需要使用繞線式異步電動機(jī)，而如今工業(yè)現(xiàn)場幾乎都采用鼠籠式異步電動機(jī)，更換電機(jī)非常麻煩。這種調(diào)速方式的調(diào)速范圍一般在70%-95%左右，調(diào)速范圍窄。可控硅技術(shù)容易造成對電網(wǎng)的諧波污染；隨著轉(zhuǎn)速的降低，電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)也變低，需要采取措施補(bǔ)償。其優(yōu)點(diǎn)是變頻部分容量較小，比其他高壓交流變頻調(diào)速技術(shù)成本稍低。

這種調(diào)速方式有一種變化形式，即內(nèi)反饋調(diào)速系統(tǒng)，省卻了逆變部分的變壓器，將反饋繞組直接做在定子繞組里，這種做法要更換電機(jī)，其他方面的性能與串級調(diào)速接近。

串級調(diào)速電機(jī)受轉(zhuǎn)子滑環(huán)的影響，不能做到很大功率，滑環(huán)維護(hù)工作量也大，屬于七八十年代的落后技術(shù)，工業(yè)應(yīng)用已經(jīng)越來越少。

電流源型直接高壓變頻器

這種變頻器，輸入側(cè)采用可控硅進(jìn)行整流，采用電感儲能，逆變側(cè)用SGCT作為開關(guān)元件，為傳統(tǒng)的兩電平結(jié)構(gòu)。由于器件的耐壓水平有限，必須采用多個器件串聯(lián)。器件串聯(lián)是一種非常復(fù)雜的工程應(yīng)用技術(shù)，理論上說可靠性很低，但有的公司可以做到產(chǎn)品化的地步。由于輸出側(cè)只有兩個電平，電機(jī)承受的dv/dt較大，必須采用輸出濾波器。電網(wǎng)側(cè)的多脈沖整流器為可選件，用戶需要針對自己的工廠情況提出要求。這種變頻器的主要優(yōu)點(diǎn)是不需要外加電路就可以將負(fù)載的慣性能量回饋到電網(wǎng)。

電流源型變頻器的主要缺點(diǎn)是電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)低，諧波大，而且隨著工況的變化而變，不好補(bǔ)償。

功率模塊串聯(lián)多電平變頻器

這種變頻器采用低壓變頻器串聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)高壓，是電壓源型變頻器。它的輸入側(cè)采用移相降壓型變壓器，實(shí)現(xiàn)18脈沖以上的整流方式，滿足國際上對電網(wǎng)諧波的嚴(yán)格的要求。在帶負(fù)載時，電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)可達(dá)到95%以上。在輸出側(cè)采用多級PWM技術(shù)，dv/dt小，諧波少，滿足普通異步電機(jī)的需要�？筛鶕�(jù)負(fù)載的需要設(shè)計(jì)變頻器的輸出電壓，是解決6KV、10KV電機(jī)調(diào)速的較好辦法。啊功率電路采用標(biāo)準(zhǔn)模塊化設(shè)計(jì)，更換簡單，所用器件在國內(nèi)采購也比較容易。

這種變頻器采用低壓IGBT作為逆變元件，與采用高壓IGBT的三電平變頻器相比，功率元件數(shù)目較多，但技術(shù)上較成熟。與采用高壓IGCT的三電平變頻器相比，功率元件數(shù)目較多，但總元件數(shù)目卻較少，因?yàn)镮GCT需要非常復(fù)雜的輔助關(guān)斷電路。

根據(jù)實(shí)際而定方式:電機(jī)容量大小與電源容量且1000KW以下的可直接啟動,這時的沖擊電流是額定值的3-6倍.為了防止沖擊電流過大,對于大電機(jī)必須考慮減少啟動電流的啟動方式:有串電抗啟動,變頻啟動,液力偶合器啟動等多種方式.有復(fù)雜有簡單,價(jià)錢差異很大. 由于電壓高,電流沖擊大,電機(jī)制造必須滿足過電壓的要求,絕緣等級要求較高。