高壓變頻技術在發電廠中的應用和發展
科學論壇
作者：王春英
[摘 要]隨著電力電子技術、計算機技術、自動控製技術的迅速發展，帶動了交流傳動技術日新月異的進步。目前，電氣傳動技術正麵臨著一場曆史性的革命，即交流調速取代其他調速及計算機數字控製技術取代模擬控製技術已成為發展趨勢。電機交流調速技術是當今節電、改善工藝流程以提高產品質量和改善環境、推動技術進步的一種主要手段。變頻調速以其優異的調速、起動和製動性能、高效率和節電效果，廣泛的適用範圍及其它許多優點而被國內外公認為是最有發展前途的調速方式。
[關鍵詞]高壓變頻 節能 電力生產
中圖分類號：TM621.7+1 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）34-0340-01
在我國火力發電廠中，各類泵和風機的用電量占火電發電廠自用電量的85%左右，例如：引風機、送風機、一次風機、循環水泵、凝結水泵、給水泵、灰渣（漿）泵，排粉機等等，尤其是風機的欲量明顯過大，如果采用擋板調節，即使在機組滿負荷輸出的擋板開度也較小。而水泵和風機的一個特點是負載轉矩與轉速的平方成正比，軸功率與轉速的立方成正比。如可根據需要的流量調節轉速，就可獲得很好的節電效果，一般可節電20%——50%。我國高壓電動機總容量在1.5億千瓦以上（不包括低壓電動機），大部分為風機泵類負載，它們大多工作在高耗能、低效率狀態。覆蓋電力、石油、化工、冶金、製造、環保、市政等行業，其耗電量占全國總用電量的25%左右。
（一）電力生產的特殊性
電力作為一種產品，與其它產品相比較具有它自身的特殊性。一般來說普通產品的生產與銷售使用是相對獨立的，產品可以在倉庫中存儲、周轉，可以預先生產好備用。電力這種產品的生產與消費是同時完成的，電力幾乎不能存儲，因此電力生產必須是連續的；電力生產的多少是根據用戶的使用情況決定的，因此電力生產的負荷是變化的。電力產品的這種特點決定了電力生產係統中各種設備的配置就需要根據最大生產能力來進行配置，而不能根據平均的電力需求配置係統。在電廠中，電力生產的最大生產能力是根據主機（鍋爐、汽機和發電機）的出力決定的，輔機（各種風機、泵及其驅動電動機、電氣控製調節係統等）的配置是根據主機的情況配置的，一般情況下，在設計過程中均考慮一定的餘量，因此造成在實際的運行過程中，多數風機和泵的流量需要的調節。傳統的流量調節方式是節流調節（擋板、閥門等），存在反應慢、調節精度低、能耗大等問題，而高壓變頻因其調節性能優良、節能效果好等因素，正逐漸被廣泛應用在電廠中風機、水泵等的流量調節中。
（二）高壓變頻技術現狀
高壓變頻技術的主要方式有直接元器件串聯方式、三點平方式和單元串聯多電平方式等電路拓撲型式。單元串聯多電平方式的高壓變頻技術因其諸多特點而在國內得到快速發展並得到用戶的普遍認可。當前國內的單元串聯多電平高壓變頻技術從控製方式的實現形式上來說主要有兩種：采用智能化單元的多處理器方式和集中控製的單處理器方式。
（1）多處理器方式的變頻器
每個功率單元均為智能化單元，單元擁有自己的處理器，實現單元中的逆變控製、單元中各種狀態量的檢測和保護、接收外部指令和輸出狀態等任務。主控製器中的處理器主要完成和用戶的人機接口以及協調所有功率單元的一致工作。整套裝置為多處理器共同工作，功能模塊化，容錯能力強，技術先進，可靠性高。
（2）單處理器方式的變頻器
此種變頻器中主控製器實現並協調所有單元的逆變工作，完成與其它係統的接口，工作量大，對單元來說僅僅作為主控製器的執行機構，容錯能力差，單元的測量和保護動作較慢。