国产高压变频器在炼铁除尘系统中的应用

2．3功率单元电气原理

功率单元主要由三相桥式整流器、电容器组、IGBT逆变桥构成，同时还包括驱动、保护、监测、通讯等组件的控制电路。通过控制IGBT的工作状态，输出PWM电压波形，原理图如图3。

图3功率单元电气原理图

2．4变频器系统配置原理

每个功率单元都是由低压绝缘栅双极型晶体管（IGBT）构成的三相输入，单相输出的低压PWM电压型逆变器。功率单元电路见图3。每个功率单元输出电压为1、0、－1三种状态电平，每相8个单元叠加，就可产生17种不同的电平等级，分别为±8、±7、±6、±5、±4、±3、±2、±1和0。图4为一相合成的正波输出电压波形。此种多级串联电压型变频器，采用功率单元串联，而不是用传统的器件串联来实现高压输出，所以不存在器件均压的问题。每个功率单元承受全部的输出电流，但仅承受1/8的输出相电压和1/24的输出功率。8对依次相移7.5°的三角载波对基波电压进行调制，如：对A相基波调制所得的8个信号，分别控制A1～A8八个功率单元，线电压波型具有33阶梯电平，它相当于48脉波变频，理论上47次以下的谐波都可以抵消，总的电压和电流失真率可分别低于1.2％和0.8％，堪称无谐波污染变频器。变频器同一相的功率单元输出相同的基波电压，串联各单元之间的载波错开一定的相位，每个功率单元的IGBT开关频率若为600Hz，则当8个功率单元串联时，等效的输出相电压开关频率为9.6kHz。功率单元采用低的开关频率可以降低开关损耗，而高的等效输出开关频率和多电平可以大大改善输出波形。波形的改善除减小输出谐波外，还可以降低噪声、dv/dt值和电机的转矩脉动。所以这种变频器对电机无特殊要求，可用于普遍笼型电机，且不必降额使用，对输出电缆长度也无特殊限制。

图4一相合成的正波输出电压波形

3、系统的工艺分析和节能分析。

攀钢炼铁厂4号高炉的出铁场除尘系统工艺流程图如图5。

图5出铁场除尘系统工艺流程图

系统设计风量1450000m3/h,依据＃4高炉炼铁工艺的要求，约两小时左右炼一炉铁，除尘风机由于生产工艺的要求需要在炼铁时停止除尘，在出铁时开始除尘，也就是说变频调速装置要在炼铁时低速（20Hz）运行（炼铁时间大约70分钟），出铁时高速（50Hz）运行（出铁时间大约50分钟）。另外，4号高炉的除尘系统采用的时两个除尘风机除尘，两个除尘风机的电机的工况一样，但只有一台安装有变频调速装置，可以进行节能比较。由于5、6、7月为4号高炉的调试时间，数据不准并对耗电量的计算有影响，但进入8月份后高炉运行正常，4号高炉的8月份出铁量时98283吨，1号除尘风机电机（采用东方日立变频调速）的耗电量是729029千瓦小时，2号除尘风机电机（不采用变频调速）的耗电量是1066990千万小时，依据以上数据电费在0.45元/度的情况下,那么每月估算节约的电费约为15万元左右。

4、引用变频器的优越性

改装置于2004年5月底一次性投入了生产运行，运行至今，充分体现出该装置的先进性，主要的特点如下：

该装置性能稳定，工作可靠，操作简便，大大减轻了运行人员的劳动强度；

变频风机实现了软启动，风机在低频下起动，电流很小，避免了原来在较大惯性负荷情况下，数倍于额定起动电流对电网和机械设备的冲击；

提高了功率因数，功率因数在0.95以上；

风机转速的降低，减缓了风机叶轮、轴承和密封件的磨损，变频风机的转动明显好于其他的工频风机，有利于延长电机和风机的使用寿命；

低输入谐波。

大量节能,经济效益显著。

5、结论

通过这几个月的运行，证明DFCVERT-MV2240/6B高压变频器性能好，可靠性比较高，节能非常明显，短期内就能收回成本，而且大大改善了工艺条件，提高了生产效率，说明在炼铁除尘系统改造是非常成功的，同时在炼铁行业除尘系统有很好的推广价值。