串级调速装置在引风机中的应用

串级调速装置在引风机中的应用

-------北京信合创元电气设备有限责任公司

串级调速的基本原理

可控硅串级调速是在电动机转子回路串一可变电势，通过改变电势的大小进行调速，电动机的转子功率经过可控有源逆变器，变为与电网同频率的交流电能，将转差功率返回电网，因此效率高。其基本原理如下：先将异步电机的转子电压经过三相桥式整流，整成直流（Ud），再在直流侧串入一个与其相反的直流电势（Uβ），Uβ是由可控硅有源逆变器产生，通过改变逆变器的逆变角β来改变Uβ的大小，从而达到调速与节能目的。

结构：

本装置由可控硅整流器、逆变器、电抗器、频敏变阻器、触发器、保护部份等组成。

整流器

由可控硅串级调速电气原理图所示，GZ1~GZ6组成三相整流桥，将电机转子交流电压变为直流电压Ud，作为可控硅逆变压器的直流电源。整流器正极经平波电抗器接电机定子零线，整流器负极接逆变器阴极。

逆变器

KGZ1~KGZ3组成三相零式逆变器，阳极分别接三相交流电压，阴极接整流器阳极，通过触发脉冲控制，改变了逆变角β的大小，就可改变逆变器电压Uβ的大小，从而达到调速的目的；当逆变电压增加时，回路电流Id减少，电动机的转子电流亦相应减少，电磁力矩小于机械阻力矩，电机减速，转差率S增加，直至电磁力矩与机械阻力矩相平衡；反之，Ub减小，Id增大，电动机转速增加。

平波电抗器

平波电抗器DL在串调系统中的作用是保证小电流时连续，限制Δi/Δt电流上升率，使系统工作可靠。本装置的平波电抗器采用摆动式电抗器，当电流增大时，铁芯饱和，电感减小。

频敏变阻器

频敏变阻器BL作限制起动电流用。当接触器吸合时，BL接入，电机起动，经过延时，电机加速至接近异步转速，此时转子电压频率很低，投入串调或异步运行。

保护环节

在逆变器三相进线设有C110~C112、R110~R112组成的阻容吸收保护，吸收电网操作过电压，压敏电阻YR1~YR3作为浪涌电压吸收，吸收过电压的峰值。

在交流进线设有KRD1~KRD3快速熔断器作短路保护。

电控车间安装有2台引风机调速设备，单机功率为1 600kW，2用2备。调速装置为串级调速系统，逆变部分采用的是ABB公司DCS500B产品，在技术上有一定先进性。其主要控制部分采用微电脑控制，串级调速系统的功能设置、参数设定、运行数据显示等都集中在一块操作屏上，具有灵活、直观的特性。在对电机的监测和保护方面，从而取代了大量的中间继电器，提高了系统的集成度和可靠性。机组在运行时，微电脑动态检测串调系统的参数，随时可以调用，以协助诊断故障原因。

此系统具有三种工作模式，即CASCADE(串调)、BYPASS(旁路)、SCRO(转子短路)。三种工作模式既互相联系，又有区别，三者之间可以平滑切换。串调运行时，当转速达到最低串调速度时，串调系统投入，电机速度可以在最高与最低调速范围内调节；旁路运行时，电机带起动电阻起动，然后起动电阻短接，电机全速运行；转子短路运行时，介于串调和旁路方式之间，在调速范围内时，和串调运行方式相同，当给定值大于最大调速范围时，自动转入旁路运行，串调系统脱开，当给定值在调速范围内时，串调系统又自动投入，机组运行在串调方式。

在设备运行中，我们发现系统仍存在一些问题：

串调系统功率因数比较低，根据我们的原始记录，最低时只有0.65。所以需要加装就地补偿装置和谐波吸收装置。

串调系统在技术上具有一定的先进性，在运行管理上比较方便，其节能效果也是比较明显的，达到了预期的目标。