利德华福HARSVERT-VA系列高压变频器.pdf

利德华福HARSVERT-VA系列高压变频器

在水泥行业的应用

文/技术工程系统孙立强

一、引言

水泥工业是国民经济生产中的能源消耗大户，已被列为国家节约资源的重点领域之

一。在国务院提出加快建设节约型社会的政策环境下，提高水泥行业的节能技术和应用水

平，建立节约型水泥工业体系意义重大。在当前国内外能源供需矛盾突出的情况下，水泥

生产企业必须通过各种途径降低能耗，以获得最佳的经济效益和最高的劳动生产率。

在水泥的生产中，风机大马拉小车现象严重，同时由于工况、产量的变化，系统所需

求的风量也随之变化。大部分风机采用传统做法，即调节进、出风口挡板开度大小来实现

风量调节，而该方法是以增加风阻、牺牲风机的效率来达要求的，损耗严重。电动机负

载电耗就占成本近30％，而拖动风机用的高压电动机在电机中占有很大的比重。对于一条

水泥生产线，其中有25%～30%的电能是用于拖动各种类型风机上。风机电动机特别利用

变频调速技术改变设备的运行速度，以调节风量的大小，可以既满足生产要求，又达节

约电能，同时减少因调节挡板而造成挡板和管道的磨损，从而避免经常停机检修所造成的

经济损失。目前，行业普遍认为高压风机电动机的变频调速改造是降耗增效的主要措施。

二、项目介绍

河北矿峰水泥有限公司一期生产线，高温风机采用北京利德华福电气技术有限公司生

产的高压变频调速系统，节能效果非常显著，用户非常认可。于是在二期生产线中扩大使

用北京利德华福电气技术有限公司变频调速系统，在生料磨循环风机、窑尾排风机、窑尾

高温风机上都采用了北京利德华福电气技术有限公司变频调速系统。

（1）二期生产线窑尾排风机电机及其变频调速系统：

电机2000kW,10kV

（2）二期生产线高温风机电机及其变频调速系统：

电机3350kW,10kV

（3）二期生产线原料磨循环风机电机及其变频调速系统：

电机4800kW,10kV

三、利德华福高压变频器原理及特点

HARSVERT-A系列高压变频调速系统采用单元串联多电平技术，属“高-高”电压源

型变频器，为单元串联多电平拓扑结构，主体结构由多组功率模块串联而成，从而由各组

低压叠加而产生需要的高压输出，它对电网谐波污染小，总谐波畸变小于4%，直接满足

IEEE519-1992的谐波抑制标准，输入功率因数高，不必采用输入谐波滤波器和功率因数

补偿装置；输出波形质量好，不存在谐波引起的电机附加发热和转矩脉动、噪音、输出

dv/dt、共模电压等问题，不必加输出滤波器，就可以使用普通的异步电机，10kV每个

系统共有24个功率单元，每8个功率单元串连构成一相，其系统结构如图1所示。

图1：利德华福高压变频器系统结构

逆变器输出采用多电平移相式PWM技术，同一相的功率单元输出相同幅值和相位的

基波电压，但串联各单元的载波之间互相错开一定电角度，实现多电平PWM，输出电压

非常接近正弦波。输出电压每个电平台阶只有单元直流母线电压大小，所以dv/dt很小。

功率单元采用相对较低的开关频率，以降低开关损耗，提高效率，变频器额定效率可达

98%，考虑输入变压器后的总体效率仍在97%以上。下图为变频调速系统输出电压波形：

由于采用了高性能DSP芯片和新型一体化计算机，在秉承公司HARSVERT-A系列产

品完美无谐波、高可靠性、功率/电压等级覆盖范围广、控制接口灵活等优良品质的基础上，

HARSVERT-VA系列无速度传感器矢量控制高压变频调速产品能够实现功能更为丰富、性

能更强大的高压大容量交流传动控制。目前，HARSVERT-VA系列无速度传感器矢量控制

产品的性能指标为：调速范围100:1，稳态转速精度0.5%，动态转矩响应时间小于200ms，

启动转矩150%额定转矩，达国际先进水平。无需安装复杂且不易维护的测速装置，

HARSVERT-A系列变频器仅需对输出三相电压、相电流进行检测，即可根据预先自动测

定的电机模型，进行异步电动机的磁通和转矩解耦控制，实现低速大转矩负载启动和运行。

下图为北京利德华福电气技术有限公司自主研发的DSP主控系统：

由于采用了自主研发的高性能ePLC，提供40路开关量输入，32路开关量输出，4路

模量输入，4路模拟量输出，3个485通讯端口，所以变频调速系统于用户接口更加丰富

灵