在火電廠中，多數輔機（如風機、灰漿泵、鍋爐給水泵等）都是以鼠籠電動機類型為主體，轉速不可控的電氣拖動系統(tǒng)。當機組負荷發(fā)生變化時，這些系統(tǒng)的驅動電機的輸出功率不能隨之進行調節(jié)。如傳統(tǒng)一次風機通常采用入口擋板調節(jié)，驅動電動機一直保持額定出力，因此存在以下缺點：一是能耗大。因一次風機電動機不具備隨負荷變化調節(jié)出力的能力，長期運行在額定出力狀況下造成大量電能的浪費；二是擋板調節(jié)不理想。在擋板調節(jié)的過程中存在卡塞隱患，常使驅動電動機出現短時間強烈振動現象，影響電機壽命；三是調節(jié)范圍有限。由于上述問題造成大量電能的浪費，直接影響到電廠的經濟效益，因此對一次風機提出設備改造。通過對一次風機的驅動電動機加裝調頻裝置，以解決現有設備的缺陷
上虞風機。
1高壓變頻器無諧波高壓變頻器由若干個低壓PWM變頻功率單元組成串聯的方式，實現直接高壓輸出。該變頻器由于具有對電網諧波污染極小，輸入功率因數高，輸出波形質量好，不存在諧波引起的電機附加發(fā)熱、轉矩脈動、噪音及共模電壓等問題。因此不必加裝輸出濾波器，就可以應用于普通的異步電機。
1.1基本結構高壓變頻器組成的系統(tǒng)如所示，當用戶需要改造原有系統(tǒng)或者在新建工程中使用變頻器時，只需在原設計中將電動機與QF1斷開并在中間加入變頻器，即可完成改造。變頻器中QS1和QS2為高壓隔離開關，QS1為單刀單擲，QS2為單刀雙擲。變頻器的輸出端配有電壓互感器PT，用來檢測變頻器的輸出電壓。當要使用變頻器時，先將QS1合通，QS2置為變頻狀態(tài)即“1狀態(tài)，再由變頻器給出用戶開關合閘允許信號，QF1合通，變頻器進入充電狀態(tài)，充電完成后，就可以正常啟動變頻器。
1.2變頻器的拓撲結構―DI系列無電網污染高壓大功率變頻器是采用直接高壓（高一高）式的變換形式，由多個功率單元構成單元串聯多電平的拓撲結構，每個功率單元可以按照主控系統(tǒng)的指令做到低壓交流輸出，再由多個功率單元串聯成三相，每一相疊加輸出為所需的相交流高壓。以6kV每相五個功率單元串聯為例，疊加之后的主回路如所示。
每個功率單元輸入三相交流電壓，經整流、逆變后輸出單相交流電壓，每相由五個相同的功率單元串聯而成，三相的一端經過短接形成中性點，三相的另外三個端口的線電壓為6kV可以直接連接交流電動機，所以該級聯式主回路拓撲又常常稱為“單元串聯多電平”直接高壓變頻器結構。
1.2.1移相變壓器移相變壓器電氣原理如所示：變壓器（以6kV變頻器輸入變壓器為例）原邊繞組為6kV副邊共十五個繞組分為三相。每個繞組為延邊三角形接法，分別有0士1224等移相角度，每個繞組接一個功率單元。這種移相接法可以有效地消除30次以下的諧波。因此，采用移相變壓器進行隔離降移相變壓器電氣原理。2.2功率單元功率單元主要由輸入熔斷器FU1、FU2、三相全橋整流器（V1V2）、濾波電容器組（C1C3）、IGBT逆變橋（1一T4）直流母線和旁通回路構成。功率單元電路如所示。
在一個變頻器之內的功率單元，具有完全相同的結構，可以互換。每一個功率單元由移相變壓器的一組副邊供電，通過三相全橋整流器將交流輸入變?yōu)橹绷?，并將能量儲存在電容器組中。電容器組可根據單元電壓選擇并聯或串聯。電子控制部件接收主控系統(tǒng)發(fā)送的PWM信號并通過控制IGBT的工作狀態(tài)，輸出PWM電壓波形。監(jiān)控電路實時監(jiān)控IGBT和直流母線的狀態(tài)，并將IGBT的狀態(tài)反饋回主控系統(tǒng)。在某一個功率單元電路，若出現重故障時，主控系統(tǒng)將接通該功率單元的旁通回路，使該功率單元進入旁通狀態(tài)，而整個變頻器可以繼續(xù)工作。
當故障消失之后，變頻器將退出旁通并自動恢復到原工作狀態(tài)。
將每相N個功率單元輸出的PWM電壓波形進行疊加，產生出2N+1個電壓臺階的多重化相電壓波形，五個功率單元輸出的PWM波形及疊加之后的相電壓波形如所示。
3應用效果3.1經濟效果當負荷變化而風機的轉速降低時，則輸出功率按三次方遞減，而變頻調速能夠很好地解決這一問題，達到節(jié)能的目的。某發(fā)電公司一期四臺一次風機改造后每年將節(jié)能降耗總費用300余萬元，并且實現一次風機平滑的頻率調節(jié)和擴展調節(jié)范圍。如按單臺風機的年運行小時數7000小時計算，利用小時數為5300小時。TRL工況為2917小時，75%負荷的工況時間1750小時，<50%負荷的工況時間為2333小時。如果按上網電價按0.5元計算，四臺風機每年可以節(jié)約728萬元。4臺一次風機均加裝變頻裝置，需要一次性增加投資約1800萬人民幣，按上網電價按0.5元計算需要2.5年能收回投資。
在采用高壓變頻器后，實現了隨著機組負荷變化而調節(jié)電機的轉速來調節(jié)風量，大大減少擋板截流損失，節(jié)約了電能，且減少了設備維護費用。而且節(jié)能效果顯著，使廠用電率降低0.1%. 3.2技術效果實現電動機軟啟動，常規(guī)電壓下電動機啟動時，啟動電流可高達額定電流的4~8倍，如此大的沖擊電流既是對電能的浪費，又對電動機的絕緣是致命的威肋、，大多數電機是在啟動時燒毀而不是在運行中燒毀的。高壓變頻調速裝置因為可以隨意設定電機的啟動初始轉速和轉速上升速度，從而避免了對電機產生大的沖擊，大大延長了設備壽命。提高自動控制系統(tǒng)的品質，并可實現短時間失電無跳閘運行、旋轉無沖擊帶負載啟動等特殊功能，易于實現協調控制。
4結束語綜上所述，裝設高壓變頻調速裝置，是目前電廠電機節(jié)能最優(yōu)的解決方式。在能源日益短缺和緊張的今天，變頻調速裝置將在節(jié)能降耗中大顯身手，是企業(yè)提高經濟效益的重要途徑。
