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NC HVVF系列高压变频器 在镔鑫特钢SHRT三机同轴机组上的应用

NC HVVF系列高压变频器

在镔鑫特钢SHRT三机同轴机组上的应用

摘要:本文介绍NC HVVF系列高压变频器在镔鑫特钢烧结余热能量回收装置(SHRT)三机同轴机组上的应用。该高压变频器采用电压源型单元级联的拓扑结构,具有变频软起、软停,无扰动工/变频切换,低电压穿越,抗电网波动能力强,输入输出谐波低,控制精度高,运行可靠等特点。

关键字:烧结风机、高压变频器
 

1 引言

在高压变频领域,国产变频器经过多年的发展,已经在市场上站稳了脚跟,在国内市场占据了较大份额。国内市场电压等级以6kV、10kV居多,电压源型单元级联结构的高压变频器具有其独特的优势。上海能传电气推出的NC HVVF系列高压变频器经历多年实际应用经验积累,采用高性能无速度传感器矢量控制算法,控制精度高,运行可靠。该高压变频器可以驱动异步电机和同步电机,单台变频器功率可达30MW。

本文主要介绍上海能传电气有限公司的NC HVVF系列高压变频器在江苏镔鑫特钢材料有限公司(以下简称镔鑫特钢)烧结风机的应用情况。镔鑫特钢烧结风机功率较大,达到6200kW,变频器采用一拖四方案(含预留扩容),能够实现电机的调速运行和变频软起、软停及无扰动工/变频切换等功能。

镔鑫特钢厂区照片
 

2 公司简介

能科科技份有限公司总部位于北京,是上交所主板上市公司,股票代码603859。

上海能传电气有限公司是亚傅体育app的控股子公司。公司专业从事高压变频器、低压工程型变频器、岸电电源、有源滤波器、静止无功发生器等电力电子产品的研发、生产、销售和服务。公司主要研发骨干均为电力电子和电气传动专业研发人员,为国内较早从事变频器及电能质量产品开发的团队,具有罗宾康、西门子、GE等公司多年经验,曾主导参与了国家能源局组织的西气东输20MW级电驱压缩机组变频装置国产化研制项目,核心研发人员获2015年中国机械工业科学技术特等奖。
 

3 NC HVVF系列高压变频器简介

NC HVVF系列高压变频器是上海能传电气有限公司推出的高性能高可靠性传动产品。采用电压源型单元级联的拓扑结构,具有超强的抗电网波动能力、输入输出谐波低、低电压穿越、电机参数自测定和在线辨识、高性能矢量控制算法、变频软起、软停及无扰动工/变频切换等功能,另外VSV专利技术,功率单元自动旁路功能可选。                       

NC HVVF系列高压变频器采用高-高结构,输出无需任何升压装置,可满足稳定性、可靠性要求高的应用场合。具有如下特点:

  1. 单元串联多电平结构,多脉冲整流,多电平输出,输入输出谐波符合并优于IEEE519-1992及GB/T14549-93标准对电压失真和电流失真严格的要求;
  2. 无速度传感器矢量控制,带电机参数自测定功能;
  3. 主控平台系统硬件采用基于DSP+FPGA+ARM的三核控制系统平台,高性能,高可靠性,超强运算能力;
  4. 内置PLC,可扩展输入输出,内含工艺量PID闭环控制功能;
  5. 故障自动复位功能,转速跟踪再启动功能;
  6. 控制系统和功率单元开机自检及运行过程实时检测;
  7. 标配支持Ethernet、Modbus、CAN、Profibus等多种总线协议,可实现与大部分自动化网络通讯的连接;
  8. 共振频率回避功能,三组临界速度可设;
  9. 功率单元采用光纤信号传输,抗干扰能力强;
  10. 整套系统在出厂前进行72小时满载测试;
  11. 变频器对输出电缆长度无任何要求,电机不会受到共模电压和du/dt的影响;
  12. 可驱动异步电机和同步电机;
  13. 具有安全完整性(SIL)认证和CE认证。
NC HVVF高压变频器外观图示
 

4 NC HVVF系列高压变频器在镔鑫特钢烧结风机的应用

镔鑫特钢烧结风机电机起初采用由变频软起再切换至工频驱动运行的方案。

针对镔鑫特钢烧结余热能量回收装置(SHRT)三机同轴机组,上海能传电气有限公司为镔鑫特钢烧结风机提供了完整的高压变频升级改造解决方案。新增自适配汽轮机运行状态的电机调速功能,将原有系统和功能作为备用,较大化利用原系统的资源。其中3#和4#电机为扩容预留工位,变频器的软硬件接口完全按照拖动4台电机配置,待3#和4#电机扩容就位后,变频器无需任何调整即可投入正常生产的需要。一次系统方案图如下:

新变频系统单线图

本项目共有4台6200kW烧结风机同步电机(含预留扩容)。原变频系统采用进口7.2kV变频器增加升压变压器的方案,能够分别将电机变频软起并切换至汽轮机拖动。新系统采用NC HVVF系列10kV高压变频器,高压直接接入,高压直接输出,无需额外的升压变压器。当汽轮机未投运时,由变频器拖动电机启动并调速运行。当汽轮机投运时,电机由变频器和汽轮机共同驱动,控制柜负责协调高低压配电柜、变频器、同步电机、励磁系统、风机及辅助系统以及汽轮机等各部分的工作,并提供完整的系统的监控功能,完成烧结风机的启动、变频调速,并根据汽轮机的运行工况,实现烧结风机的安全运行控制。系统示意图如下:

 拖动系统示意图

新方案可实现的主要功能:

  1. 完成烧结风机电机的变频启动和调速运行。
  2. 具有与烧结风机变频运行系统相关的高低压配电、励磁系统、润滑等辅助系统的检测与控制信号的监控功能,实现烧结风机启动、运行所必须的安全联锁与保护。
  3. 具有与汽轮机系统协调运行的监控功能,能协调汽轮机的工作并自动适配汽轮机的运行状态,控制变频系统确保烧结风机的安全运行。
  4. 配置相应的烧结风机启停、操作方式选择、辅助系统投运等操作装置,同时配置完善的状态指示、报警、停机等指示装置。
  5. 配置触摸屏,实现系统的参数设定、监控操作、状态显示、数据存储与查询等功能。
NC HVVF高压变频器现场照片
 

6 结束语

NC HVVF系列高压变频器采用电压源型单元级联拓扑结构,直接高压输入,直接高压输出,高压变频器和电机之间无需任何升压装置,具有转速控制精度高,可靠性高的技术特点,并且具有变频软起、软停,无扰动工/变频切换等功能。
江苏镔鑫特钢材料有限公司烧结风机项目采用NC HVVF系列高压变频器,利用烧结风机运行时产生的余热驱动汽轮机,再由汽轮机驱动电动机(此时变频器和汽轮机同时驱动电动机),通过调节变频器输出功率实现烧结风机的节能应用,相对于普通的风机节能调速,控制更复杂,稳定性要求更高。
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