摘  要：本文通過(guò)對新疆伊寧市水利工程中實(shí)現變頻三臺水泵進(jìn)行一拖三無(wú)擾切換改造來(lái)分析高壓變頻器在一拖多的水泵上的應用特點(diǎn)和優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞： 高壓變頻器 無(wú)擾切換 水泵

1. 引言

伊 寧市匹里青河水利揚水工程為伊寧市水務(wù)局總投資2876.04萬(wàn)元，實(shí)施匹里青河供水工程，解決了潘津鄉、達達木圖鄉、園藝場(chǎng)、原種場(chǎng)以及克伯克于孜鄉8 萬(wàn)余名農牧民的飲水問(wèn)題，并為全市農村供水的遠期發(fā)展規劃奠定了堅實(shí)基礎。以實(shí)現水資源的可持續利用為目的，狠抓飲水安全、防洪護堤、節水灌溉、水土保持 等工程建設，讓偏遠農牧區群眾用上了“自來(lái)水”、“放心水”，也為伊寧市經(jīng)濟社會(huì )的可持續發(fā)展提供了有力的支撐和保障。

2. 現場(chǎng)環(huán)境和工藝介紹

a. 現場(chǎng)溫度：-32℃-45℃之間。供水溫度3℃-45℃時(shí)供水

b. 現場(chǎng)濕度：相對濕度小于65%；晝夜溫差較大，。

c. 有無(wú)粉塵：粉塵成分（灰塵），粉塵濃度小。

d. 現場(chǎng)變頻器型號：GD5000-A1000-10-S

e. 負載設備名稱(chēng)：離心泵。

對于揚水站的現場(chǎng)工藝比較簡(jiǎn)單就是用三臺功率我800KW/ 10KV的高壓水泵把水從海拔較低的河里提升到25米的渠里詳見(jiàn)現場(chǎng)照片

3. 變頻改造方案

3.1 一次回路方案

選用一拖三無(wú)擾切換，方案的優(yōu)點(diǎn)就是可最大限度避免變工頻切換時(shí)因相位角不一致引起的電流波動(dòng)對上級開(kāi)關(guān)的影響和對較小變壓器容量的保護功能。切換過(guò)程對電機和電網(wǎng)無(wú)沖擊；靈活的實(shí)現變頻切換到工頻，工頻切換到變頻。

一次回路圖如下所示：

圖2 一拖三無(wú)擾切換方案

一 拖三無(wú)擾切換有接觸器：KM1、KM2、KM3；KM01、KM02、KM03；手動(dòng)刀閘QS1、勿擾卻換部分L1和KM11組成。旁路柜嚴格按照“五 防”聯(lián)鎖要求設計，對應的變頻器輸出接觸器和旁路接觸器開(kāi)關(guān)電氣閉鎖，同時(shí)只允許一臺變頻器進(jìn)線(xiàn)接觸器開(kāi)關(guān)閉合、同時(shí)只允許一臺變頻器出線(xiàn)接觸器開(kāi)關(guān)閉 合，完全能夠保證變頻調速系統安全運行。

1）電機M1變頻啟動(dòng)時(shí)QS1、KM11、KM1閉合。變頻器拖動(dòng)電機至工頻時(shí)，KM11斷開(kāi)，KM01閉合此時(shí)工頻旁路電源和變頻器同時(shí)給電機供電。當共變頻的相位角一致時(shí)KM1斷開(kāi)，電機M1實(shí)現工頻運行

2）電機M2變頻啟動(dòng)時(shí)QS1、KM11、KM2閉合。變頻器拖動(dòng)電機至工頻時(shí)，KM11斷開(kāi)，KM02閉合此時(shí)工頻旁路電源和變頻器同時(shí)給電機供電。當共變頻的相位角一致時(shí)KM2斷開(kāi)，電機M2實(shí)現工頻運行

3）電機M3變頻啟動(dòng)時(shí)QS1、KM11、KM3閉合。變頻器拖動(dòng)電機至工頻時(shí)，KM11斷開(kāi)，KM03閉合此時(shí)工頻旁路電源和變頻器同時(shí)給電機供電。當共變頻的相位角一致時(shí)KM3斷開(kāi)，電機M3實(shí)現工頻運行

圖3切換電流圖

3.2 控制模式

Goodrive5000 系列矢量型高壓變頻器控制系統采用DSP+FPGA+ARM三核模式，內部自帶PID調節器，VF控制、矢量化的VF控制、有PG的矢量控制、無(wú)PG的矢 量控制四種控制模式可選。系統反應速度快，抗干擾能力強。最多可支持1拖4?？刂乒耖T(mén)設置就地/遠程一鍵轉換開(kāi)關(guān)。就地控制通過(guò)10.4寸觸摸屏交互式人 機界面可實(shí)現各種運行參數的顯示，對變頻器的各種操作以及運行和故障情況的實(shí)時(shí)記錄；遠程控制可通過(guò)DCS或操作箱實(shí)現對變頻器的操作和監控。本項目考慮 安全性采用硬線(xiàn)連接模式。通過(guò)中控PLC控制器的程序設計和工控機的界面組態(tài)，可方便地實(shí)現通風(fēng)風(fēng)量的無(wú)級平滑調節；主、備用風(fēng)機的一鍵切換；抽風(fēng)/反風(fēng) 的迅速轉換；故障、運行記錄和能耗的實(shí)時(shí)監控和熱/冷備用模式及手動(dòng)/自動(dòng)方式的自由切換，從而最大限度地提高該礦通風(fēng)系統的控制靈活性和安全可靠程度。

運行照片

現場(chǎng)照片

4. 英威騰變頻器原理和特點(diǎn)

4.1、英威騰變頻器原理

GD5000系列矢量型高壓變頻器控制系統采用DSP+FPGA+ARM三核模式，內部自帶PID調節器，VF控制、矢量化的VF控制、有PG的矢量控制、無(wú)PG的矢量控制四種控制模式可選。

 英威騰Goodrive5000系列高壓變頻調速系統采用多重化移相多單元串聯(lián)正弦脈寬調制(SPWM)疊壓技術(shù)，直接“高-高”式，功率模塊為交-直-交型電壓源變頻調速器。

圖2 高壓變頻器系統示意

高壓變頻器是由多個(gè)單元串聯(lián)而成，通過(guò)將多個(gè)低壓功率模塊的輸出疊加起來(lái)得到高壓輸出。高壓變頻器的原理結構如下圖所示。

4.2、英威騰變頻器特點(diǎn)

1）同級旁路和中性點(diǎn)偏移旁路

當 某個(gè)功率單元發(fā)生故障時(shí)可自動(dòng)旁路運行，變頻器不停機，即在每個(gè)功率單元輸出端之間并聯(lián)旁路電路，當功率單元故障時(shí)，封閉對應功率單元IGBT的觸發(fā)信 號，然后讓旁路導通，保證電機電流能通過(guò)，仍形成通路。為保證三相輸出電壓對稱(chēng)，有的系統是在旁路故障功率單元的同時(shí)，另外兩相對應的兩個(gè)功率單元也同時(shí) 旁路。

2）全頻段轉速追蹤啟動(dòng)：無(wú)論電機轉速狀態(tài)為何種狀態(tài)，能夠精準追蹤啟動(dòng)可設定的允許等待時(shí)間內電源跌落等瞬時(shí)故障恢復0.1～1秒內自動(dòng)啟動(dòng)變頻器直接運轉頻率輸出，拖動(dòng)電動(dòng)機運行至設定狀態(tài)

3）瞬停不停，主電路掉電（1-5）s不停機，保證了因系統電源瞬時(shí)停電帶來(lái)設備突然停機的不良影響。

4）運行參數的實(shí)時(shí)監控功能、運行數據實(shí)時(shí)記錄功能、告警及故障保護功能、故障查詢(xún)功能、波形顯示功能；過(guò)載、過(guò)流保護；缺相保護；過(guò)壓、欠壓、過(guò)溫、超速等保護功能；

5）優(yōu)良的低頻補償性能（可1Hz滿(mǎn)扭矩輸出）。通過(guò)采用先進(jìn)的死區補償和低頻抑制振蕩算法，在矢量控制和V/F控制方式下，低頻時(shí)具有很好的輸出性能。并具有低頻自動(dòng)轉矩提升功能，能夠在低頻下獲得較好的低頻轉矩特性。

5. 結束語(yǔ)

采 用變頻器裝置調速啟動(dòng)后，實(shí)現了電動(dòng)機的軟啟動(dòng)，可以避免大電流啟動(dòng)沖擊造成對電機絕緣的影響，減少電動(dòng)機維修量，節約維修費用，使電機壽命延長(cháng)，也減少 了管道的振動(dòng)與磨損。平滑調節管網(wǎng)壓力，其獨有的特點(diǎn)更適合中國的國情，非常適用于水利工程的技術(shù)改造和升級。希望我們的產(chǎn)品產(chǎn)品更加系列化、多樣化、產(chǎn) 品質(zhì)量更上一層樓更好的滿(mǎn)足各種工況場(chǎng)合的應用，使其成為我國高壓大功率電動(dòng)機直接變頻調速的主導產(chǎn)品

參考文獻：

【1】  《繼電保護及電網(wǎng)安全自動(dòng)裝置檢驗條例》   水利電力出版社

【2】  《GD5000系列高壓變頻調速系統產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)》深圳市英威騰電氣股份有限公司

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