变频器技术在火电厂节能中的应用

变频器技术在火电厂节能中的应用

[摘要]随着我国社会进步及经济发展，我国电力发展规模不断扩大，原有的辅机工况调节法已不适应调峰的运行方式，致使辅机及驱动异步的电动机均在低效率区工作，有大量能源浪费掉了，随着科技进步，变频器技术在发电厂中的广泛应用，获得了良好节能效果，本文就变频器技术在火电厂节能中的应用进行了分析。 [关键词]变频器技术；火电厂；节能；应用

随着我国科技不断发展，发电厂规模扩大，电力生产时会消耗大量能源，大量能源浪费不仅给电力企业带来了经济损失，还造成了环境污染，而变频器技术在火电厂中的应用，有效降低了能源浪费，并且提高了火电厂的经济效益及机组的运行可靠性。 1.变频器的工作原理 1.1变频器的调速原理

依照电机学基本原理，其电机转速应满足下列关系：n=60f（1-s）／p=no（1-s），其中，f为电机运行频率，p为电机的极对数，s为滑差，no=60f／p，电机同步转速n0和电机运行频率成正比，对电机供电频率，进行调节，能够改变电机实际的转速，其滑差s与负载相关，当负载越大时，滑差就相应增加，因此电机实际转速也会随着负载增加而有所下降。 1.2变频器的结构原理

在无谐波的高压变频器里，使用多个低压的脉宽调制（pwm）的变频功率单元按照串联方式进行直接高压输出的实现，而电网的电

压经过多重隔离变压器的降压之后，进行功率单元的供电，其功率单元是三相输入，进行单相输出交直流的脉宽调制pwm电压源型为逆变器结构，把相邻的功率单元输出端进行串联，并形成y型的接线结构，从而实现高压变频的直接输出，进行高压电动机的供给。以6kv的输出电压为例，在每相中，由五个690v的额定电压功率单元进行串联而成，其输出相的电压最高能够达到3450v，而线电压能够达到6kv左右，对每相功率单元输出电压的等级或者串联的个数进行改变，就能实现不同的电压等级高压输出，并且每个功率单元均是由输入变压器中的一组副边进行供电，变压器的二次绕组间及功率单元间是相互绝缘的，二次绕组所采用的是延边三角形的接法，以实现多重化，从而达到减少谐波电流输入目的。 二、变频器技术应用 1.变频器技术应用

变频器技术在实际应用里，是按照子系统角色来融入大系统里实施协调运行的，像控制系统中的变频器技术应用就如图1所示。负反馈的控制系统里，电机与变频器、水泵或者风机共同作为控制系统里的执行器，和调节器、传感器和被控对象一起构成了完整控制系统，其性能是取决系统结构的，控制系统里的四个环节是互相影响、互相联系及制约的，每个最有环节构成系统整体并不一定是最优的，而系统整体最优也并不说明每个环节是最优的，很多变频器技术均可归为这种运行模式，当控制系统中的四个环节并不匹配时，变频器技术性能再好，也无法显示出来，有图1可知，由变频

器所构成控制系统，进行跟踪的为和系统变化特点密切有关特征参数θa，对f干扰导致的影响给予克服，其它参数的相关性是比较弱的，有时变频器就有可能没有跟踪负荷变化，却跟踪了与负荷没有关系的其它阻力，这个时候变频器就相当于虚设了，电动机、变频器及水泵所构成执行器环节的实质为变能量流，所跟踪参数变化是变频流量中节能系统注意的。

2.2火电厂节能中的变频器技术应用分析

在火电厂中，变频器应用大多仅突出了变压器、高频电压器及高压电机所组成的控制回路里的多半个环节，可对控制系统里高压变频器的位置及应用作用并没有系统说明，这就可能让变频器降为挡风板来使用，或者影响到高压变频器功能，使得变频器应有作用没有发挥出来，通常火电厂水泵及风机位置不同的时候，进行变频节能改造后的节能效果往往也不一样的，火电厂的水泵配置及风机大多为250kw以上高压的电动机，其变频的流量节能应用均为高压变频器技术，在生产流程里（如图2所示），风机及水泵所处位置不同，与变频器技术所组成控制系统的跟踪目标不同，所产生节能效果也就不一样了，在这个流程里，循环水泵里的冷却水因受到气候及发电负荷等影响，其冷却水温就有变化，还会对冷凝器里的冷凝压力产生影响，波及到汽轮机效率及出力，从而影响发电机效率及出力。其循环水泵及高压变频器所组成控制系统要跟踪的为冷凝器冷凝压力，从而克服气候变化及发电负荷可能会对发电效率产生影响，以保持变工况下发电机的高效率运行。因控制系统可以依据

气候变化及发电出力进行冷却水量的自动调节，冷却泵能耗又很低，这样就可以实现发电系统高效的运行了，还能得到最大节能效果。引风机与变频器所组成控制系统，主要跟踪的是锅炉炉膛中的负压恒定，从而确保大气压力及发电变负荷在气候变化的时候，能够高效燃烧，以确保发电的高效运行。送风机、蒸汽用量的传感器、变频器及煤量的传感器所组成复合的控制系统，主要跟踪的为锅炉燃烧风煤比，当大气压力及发电变负荷在气候发生变化的时候，锅炉能够高效燃烧，保证发电系统能够高效运行。送风机及引风机变频的流量控制系统均为定压的变流量系统，也是水泵及风机节能里最常用模式。

2.3双脉宽调制pwm技术应用发展

在交流、直流及交流电压型的变频器主电路的输入通常是经过三相不控桥式的整流器不断给中间的直流环节滤波电容进行充电，并通过脉宽调制pwm控制的逆变器向交流电动机进行输入，这种电路的成本是比较低的，可靠性高，结构也简单，可同时也造成网测的谐波污染，功率的因数较低，并且没法实现能量循环的再利用。要消除谐波污染及功率因数提高，就要实现电动机四象限的运行，提高变频器的技术成为主要问题。新型功率因数的变流器及pwm整流技术开发研究，引起了国内外广泛关注。让电网输入电流靠近正弦，并且功率因数尽量达到1，就能够有效解决污染问题，甚至是彻底解决。pwm整流器及逆变器不用附加任何电路，就可以实现功率系数近似于1，以消除谐波的污染，让能量能够进行双向地流动，

从而方便电机的四象限运行，不论何种场合，均能够让电机较快达到要求，其动态响应的时间比较短。在双pwm的控制技术原理中，电机在拖动的状态情况下，能量在交流电网中，通过整流器的中间滤波进行电容充电，而逆变器通过pwm进行下降能量控制并传送给电机，电机在减速的运行状况下，就在负载的惯性作用下处于发电状态，再生的能量通过逆变器的开关元件，以及续流的二极管给中间的滤波器电容进行充电，并让中间的直流电压升高。通过pwivl对整流器中的下降能量进行控制，并向交流电网反馈，从而完成能量双向地流动。另外，在pwm整流器的闭环控制下，电网电流和电压同相位同频，以提高系统功率因数，并消除网侧的谐波污染，这种双pwm的控制技术和原有变频器统一的结构是不一样的，运用pwm的整流器及逆变器能够有效提高系统的功率因数，且实现电机四象限运行，从而达到高质量的能量回馈，提高火电厂节能效果。 3.结束语：

随着变频器技术不断提高，以及在火电厂中的广泛应用，火电厂节能效果是越来越好，在控制系统中，各环节最优并不代表着整体系统的最优，而整体系统最优化也不代表变频器技术最优，变频器技术提高基础上，系统整体还能相配合协调运行，并为火电厂总体目标进行服务，这样才能将变频器功能最大限度发挥出来，且取得良好节能效果。