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产品应用的新突破和技术的新水平

——立德华富5600kw/10kv无速度传感器矢量控制高压变频器成功投运

2007年9月16日，立德华富自主研发生产的首款5600kw/10kv无传感器矢量控制高压变频器在国内某钢铁集团公司成功投产运行。该项目是我公司目前功率等级最大的高压变频器的成功应用，其运行标志着立德华富的产品技术上了一个新台阶，改变了5000kw以上大功率高压变频器设备被少数外资企业垄断的市场格局。

前言

利德华富5600kw/10kv无速度传感器矢量控制高压变频器用于驱动某钢铁厂烧结车间的燃烧风机，该风机是钢铁厂烧结车间燃烧小车的主要排风机。主抽风机不仅是烧结生产线的核心，也是烧结过程中的主要能耗设备。主抽风机的电机功率为5600千瓦。变频驱动改造主抽风机有两个目的，一是通过改造降低系统启动难度，二是通过改造节能降耗。系统采用立德华富的HARSVERT-VA10/410无速度传感器矢量控制高压变频器驱动燃烧风机，不再保留原有的水阻柜降压启动方案。我们为用户提供两种启动方案，以满足他们不同的工作条件。一种是正常启动，即利用v/f技术使电机在零速下正常启动。该参数设置在大多数情况下可以满足工作条件。此外，v/f控制的输出波形接近正宣波，通过界面画面观察到的输出波形中没有高频谐波。其次，旋转开始，通过选择该参数设置，采用矢量控制启动方案。该方案是所有工况下的一种应用方案，能够满足电机零速正转时的平稳启动。当最初的失控开始时，矢量控制技术减少了对电机的机械冲击。两种起动方法都可以将电机的起动电流限制在额定电流以下。

产品技术成熟，投产后一切顺利

2006年5月29日，立德华富3400kw/6kv高压变频器在山西漳山电厂投入运行，公司投入了大量的精力、人力和物力，五大系统充分调度配合。首先对现场进行了多次调查，然后制定了可行性建设方案，然后召开了公司内部的系统会议。在分析项目可行性的基础上，从设计到生产再到施工，进行了全面的规划和周密的安排，最终保证了项目的顺利实施

目前，立德华富拥有1200多台的销量，以及配套的技术成熟、生产和服务经验。因此，无论是5600kw/10kv无传感器矢量控制高压变频器的设计、生产、安装、调试和运行，一切都显得正常、顺利。负责该项目的技术指导的立德华富副总工程师刘军和秦正清都表示:我们的产品技术非常成熟，调试前没有太多的担心，调试时，正如我们所料，一切顺利，各项指标正常，各项功能都得到验证，用户满意。同时，9月底，产品还通过了国家电子控制与配电设备质量监督检验中心的检验，并出具了权威的型式试验报告。

立德华富5600kw/10kv无速度传感器矢量控制高压变频器集成了产品的所有功能，其成功运行代表了立德华富高控制性能产品的所有技术和功能都在功率级和电压级最高的产品上得到验证，体现了立德华富产品的整体技术实力和工程技术服务的支撑能力。

集成多种技术和功能的新一代产品

立德华富交流变频调速产品的主要特点是高可靠性高压大电流驱动、高性能交流电机矢量控制和高效能量回馈技术，实现了更高的调速性能、更高的功率水平和更高的可靠性，从而提高了国内高压变频调速产品的技术实力、品牌形象和竞争力，应用范围更广，这将为国内高压变频器在与国外产品的市场竞争中赢得更有利的市场竞争局面。

(1)高压大电流驱动技术

交流调速产品的功率容量等级是衡量高压变频器制造商技术实力的重要指标。谁能制造出更可靠、更强大的产品，谁就拥有更广阔的市场和更强的竞争力。此前，5000千瓦以上的大功率、高压变频器被abb、西门子、康永利、罗克韦尔等少数外资企业垄断。，而立德华富5600kw/10kv高压变频器的问世打破了这一垄断。立德华富的大功率半导体器件驱动技术、高效功率模块散热结构设计以及成熟可靠的高压变频器生产质量技术是其成功运行的保证。

(2)矢量控制技术

矢量控制是高性能交流电机控制模式之一。异步电动机的矢量控制是基于电动机的动态数学模型，将定子电流分解为转矩电流和励磁电流，并分别进行控制。它不仅控制电流的大小，还控制电流的相位，大大提高了动态性能。与传统的恒压频比控制方法相比，它具有起动转矩大、动态响应好、调速精度高、调速范围宽等优点。

里德华富高压变频调速产品采用高速数字信号处理器(dsp)作为主控芯片，无论是否安装速度传感器，都能实现异步电机的高性能矢量控制。此外，它还具有实用的辅助功能，如异步电机自动参数设置、高压电源故障恢复自动重启和旋转启动。

目前，立德华富生产的异步电机无速度传感器矢量控制的性能指标为:调速范围100:1；稳速精度为0.5%；动态扭矩响应时间小于200毫秒；；起动扭矩不得低于额定扭矩的150%。当需要更高的速度控制精度和扭矩响应时，安装速度传感器后，可以进一步提高变频器的控制精度。

在高性能传动控制系统中，速度编码器通常安装在电机轴上进行速度和位置控制。速度编码器的引入不仅增加了成本，降低了系统的可靠性，而且还存在安装问题。立德华富高压变频器产品驱动异步电机时，不需要安装复杂、难以维护的测速装置，只需要检测输出的三相电压和两相电流，就可以根据预先自动测量的电机型号对异步电机进行磁通和转矩解耦控制，实现低速大转矩负载启动运行和高性能控制。无传感器矢量控制可以获得改善的低速运行特性、改善的可变负载下的调速能力和高起动转矩，在高摩擦和惯性负载起动时具有明显的优势。

(3)异步电机参数的自动调谐

异步电机的矢量控制性能受电机参数的影响很大。根据电机空负载和堵转试验结果计算电机参数，并通过公式计算。矢量控制的前提是正确设置电机等效电路的参数，即逆变器和电机的参数必须一一对应。Reed-Hua Fu高压变频器能自动对异步电机进行电气堵转试验和空负载试验，并实现电机参数的自动整定。

(4)高压停电恢复自动重启功能

在某些用户场合，高压变频器的工频电源可能会出现短期压降或损耗。为了尽可能不影响正常生产，当工频电源在设定时限内恢复时，立德华富高压变频器能够自动快速识别和跟踪当前电机转速，恢复正常运行。

(5)异步电机旋转启动功能

旋转启动功能适用于尽快将旋转异步电机与高压变频器连接，并继续平稳工作，对负载或速度的影响尽可能小。

在旋转启动模式下，丽德华富高压变频器在接收到启动指令后开始识别电机的速度，使高压变频器的初始输出与旋转电机在频率和相位上同步，然后以当前速度与电机电连接，平稳运行到设定频率。这样，避免了过电流跳闸的可能性，并且缩短了电机达到设定频率的时间。由于电机以其自身的转速与高压变频器平稳连接，然后根据坡度加速到规定的速度，整个过程中几乎没有或没有机械冲击，减少了对用户生产的影响，提高了生产效率。

(6)先进的能量反馈技术

发电状态下电机回馈DC母线的能量处理方法可分为两种:利用制动电阻消耗能量和回馈电网能量。当需要频繁启动、制动和矿井提升机时，使用制动电阻会消耗大量能量，导致效率低、生产成本高。然而，一般的高压变频器由于采用二极管整流，不能将电能回馈给电网，因此只能浪费电能。

立德华富的新一代高压变频器可以在功率单元中配备能量反馈装置，负载制动能量可以通过整流器侧的快速实时电压和电流控制反馈到交流电网。它的优点是:

●功率单元整流器侧的输入功率因数较高，约为1。

●整流侧电流谐波含量低，电网中无谐波干扰。

●高压变频器可在四个象限运行，应用范围广。

●节电效果更加显著，高压变频器整体效率更高。

(7)高效散热技术

高压电机在工矿企业的关键场合普遍使用，因此用户非常关心高压变频器的可靠性，散热直接影响高压变频器的可靠性。虽然高压变频器的效率很高，一般可以达到95%以上，但是由于设备功率大，正常运行时仍然需要产生大量的热量，因此高压变频器的热处理成为制约其向更高功率发展的瓶颈之一。在超大功率高压变频调速系统中，普通的风冷技术已经不能满足散热要求。

立德华富的新一代高压变频器可以根据用户需求为用户设计一套空-水冷系统。空-水冷系统(简称空冷却器)是一种高效利用

来自高压变频器的热空气通过空气导管连接到带有固定水冷管的散热器。散热器穿过温度低于33℃的冷水。热空气经过散热器后，将热量传递给冷水，变成冷空气从散热器吹出，热量被循环冷却水带走，保证了高压变频器控制室的恒温。

图1水冷系统空-示意图

空水冷系统的优势:

●设备安装简单快捷；

●设备使用寿命长，故障率低，性能可靠；

设备运行成本低；

●室内气密冷却，清洁卫生，无需清洁网，维护费用低；

●通风降温可在事故情况下使用，不影响设备安全，可靠性高；

低冷却功率余量。

(8)同步电机控制

对于同步电机，由于电枢反应电位不同，当负载转矩不同时，励磁电流也不同，因此有必要自动调节励磁电流。

对于恒压频比控制的同步电机，可直接测量定子侧功率因数或无功功率来调节励磁电流:当功率因数或无功功率超前时，应适当减小励磁电流；当功率因数或无功功率滞后时，适当增加励磁电流。

立德华富新一代高压变频器可驱动同步电机调速，并具有输出功率因数闭环控制功能，可自动调节励磁电流，使同步电机运行在用户设定的功率因数附近。

结束语

立德华富新一代高压变频器功能丰富，电机控制方式灵活，可适应大部分高、中、低端高压大容量交流调速场合，可广泛应用于电力、冶金、石化、市政供水、矿山等行业，也可适应球磨机、输送带、矿井提升机、绞车等低速大扭矩启动和能量回馈场合。，它们被广泛使用并能满足用户的最大需求。自投入现场运行以来，性能稳定可靠

以5600kw/10kv无速度传感器矢量控制为代表的立德华孚新一代高压变频器的成功投运，增强了国内用户对国内产品的信心，确立了我公司在大功率、高性能、高电压产品技术上的领先地位，标志着立德华孚矢量控制技术进一步走向成熟。新一代立德华富产品的高性价比必将在高压变频调速领域发挥重要作用。随着立德华富综合品牌实力和核心竞争力的逐步提升，公司将展示其在节能环保领域的人才，使国内高压变频器行业做大做强，成为行业的领导者！