摘  要：本文通過對新疆伊寧市水利工程中實現變頻三臺水泵進行一拖三無擾切換改造來分析高壓變頻器在一拖多的水泵上的應用特點和優勢。

關鍵詞： 高壓變頻器 無擾切換 水泵

1. 引言

伊寧市匹里青河水利揚水工程為伊寧市水務局總投資2876.04萬元，實施匹里青河供水工程，解決了潘津鄉、達達木圖鄉、園藝場、原種場以及克伯克于孜鄉8萬余名農牧民的飲水問題，并為全市農村供水的遠期發展規劃奠定了堅實基礎。以實現水資源的可持續利用為目的，狠抓飲水安全、防洪護堤、節水灌溉、水土保持等工程建設，讓偏遠農牧區群眾用上了“自來水”、“放心水”，也為伊寧市經濟社會的可持續發展提供了有力的支撐和保障。

2. 現場環境和工藝介紹

a. 現場溫度：-32℃-45℃之間。供水溫度3℃-45℃時供水

b. 現場濕度：相對濕度小于65%；晝夜溫差較大，。

c. 有無粉塵：粉塵成分（灰塵），粉塵濃度小。

d. 現場變頻器型號：GD5000-A1000-10-S

e. 負載設備名稱：離心泵。

對于揚水站的現場工藝比較簡單就是用三臺功率我800KW/ 10KV的高壓水泵把水從海拔較低的河里提升到25米的渠里詳見現場照片

3. 變頻改造方案

3.1 一次回路方案

選用一拖三無擾切換，方案的優點就是可最大限度避免變工頻切換時因相位角不一致引起的電流波動對上級開關的影響和對較小變壓器容量的保護功能。切換過程對電機和電網無沖擊；靈活的實現變頻切換到工頻，工頻切換到變頻。

一次回路圖如下所示：

圖3 一拖三無擾切換方案

一拖三無擾切換有接觸器：KM1、KM2、KM3；KM01、KM02、KM03；手動刀閘QS1、勿擾卻換部分L1和KM11組成。旁路柜嚴格按照“五防”聯鎖要求設計，對應的變頻器輸出接觸器和旁路接觸器開關電氣閉鎖，同時只允許一臺變頻器進線接觸器開關閉合、同時只允許一臺變頻器出線接觸器開關閉合，完全能夠保證變頻調速系統安全運行。

1）電機M1變頻啟動時QS1、KM11、KM1閉合。變頻器拖動電機至工頻時，KM11斷開，KM01閉合此時工頻旁路電源和變頻器同時給電機供電。當共變頻的相位角一致時KM1斷開，電機M1實現工頻運行

2）電機M2變頻啟動時QS1、KM11、KM2閉合。變頻器拖動電機至工頻時，KM11斷開，KM02閉合此時工頻旁路電源和變頻器同時給電機供電。當共變頻的相位角一致時KM2斷開，電機M2實現工頻運行

3）電機M3變頻啟動時QS1、KM11、KM3閉合。變頻器拖動電機至工頻時，KM11斷開，KM03閉合此時工頻旁路電源和變頻器同時給電機供電。當共變頻的相位角一致時KM3斷開，電機M3實現工頻運行

  

圖3切換電流圖

 3.2 控制模式

Goodrive5000系列矢量型高壓變頻器控制系統采用DSP+FPGA+ARM三核模式，內部自帶PID調節器，VF控制、矢量化的VF控制、有PG的矢量控制、無PG的矢量控制四種控制模式可選。系統反應速度快，抗干擾能力強。最多可支持1拖4。控制柜門設置就地/遠程一鍵轉換開關。就地控制通過10.4寸觸摸屏交互式人機界面可實現各種運行參數的顯示，對變頻器的各種操作以及運行和故障情況的實時記錄；遠程控制可通過DCS或操作箱實現對變頻器的操作和監控。本項目考慮安全性采用硬線連接模式。通過中控PLC控制器的程序設計和工控機的界面組態，可方便地實現通風風量的無級平滑調節；主、備用風機的一鍵切換；抽風/反風的迅速轉換；故障、運行記錄和能耗的實時監控和熱/冷備用模式及手動/自動方式的自由切換，從而最大限度地提高該礦通風系統的控制靈活性和安全可靠程度。

運行照片

  

現場照片

4. 英威騰變頻器原理和特點

4.1、英威騰變頻器原理

GD5000系列矢量型高壓變頻器控制系統采用DSP+FPGA+ARM三核模式，內部自帶PID調節器，VF控制、矢量化的VF控制、有PG的矢量控制、無PG的矢量控制四種控制模式可選。

英威騰Goodrive5000系列高壓變頻調速系統采用多重化移相多單元串聯正弦脈寬調制(SPWM)疊壓技術，直接“高-高”式，功率模塊為交-直-交型電壓源變頻調速器。

圖2 高壓變頻器系統示意

高壓變頻器是由多個單元串聯而成，通過將多個低壓功率模塊的輸出疊加起來得到高壓輸出。高壓變頻器的原理結構如下圖所示。

 

4.2、英威騰變頻器特點

1）同級旁路和中性點偏移旁路

當某個功率單元發生故障時可自動旁路運行，變頻器不停機，即在每個功率單元輸出端之間并聯旁路電路，當功率單元故障時，封閉對應功率單元IGBT的觸發信號，然后讓旁路導通，保證電機電流能通過，仍形成通路。為保證三相輸出電壓對稱，有的系統是在旁路故障功率單元的同時，另外兩相對應的兩個功率單元也同時旁路。

2）全頻段轉速追蹤啟動：無論電機轉速狀態為何種狀態，能夠精準追蹤啟動可設定的允許等待時間內電源跌落等瞬時故障恢復0.1～1秒內自動啟動變頻器直接運轉頻率輸出，拖動電動機運行至設定狀態

3）瞬停不停，主電路掉電（1-5）s不停機，保證了因系統電源瞬時停電帶來設備突然停機的不良影響。

4）運行參數的實時監控功能、運行數據實時記錄功能、告警及故障保護功能、故障查詢功能、波形顯示功能；過載、過流保護；缺相保護；過壓、欠壓、過溫、超速等保護功能；

5）優良的低頻補償性能（可1Hz滿扭矩輸出）。通過采用先進的死區補償和低頻抑制振蕩算法，在矢量控制和V/F控制方式下，低頻時具有很好的輸出性能。并具有低頻自動轉矩提升功能，能夠在低頻下獲得較好的低頻轉矩特性。

5. 結束語

采用變頻器裝置調速啟動后，實現了電動機的軟啟動，可以避免大電流啟動沖擊造成對電機絕緣的影響，減少電動機維修量，節約維修費用，使電機壽命延長，也減少了管道的振動與磨損。平滑調節管網壓力，其獨有的特點更適合中國的國情，非常適用于水利工程的技術改造和升級。希望我們的產品產品更加系列化、多樣化、產品質量更上一層樓更好的滿足各種工況場合的應用，使其成為我國高壓大功率電動機直接變頻調速的主導產品。

參考文獻：

【1】  《繼電保護及電網安全自動裝置檢驗條例》   水利電力出版社

【2】  《GD5000系列高壓變頻調速系統產品說明書》深圳市英威騰電氣股份有限公司

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關于英威騰：

英威騰，成立于2002年，致力于成為全球領先、受人尊敬的工業自動化和能源電力領域的產品與服務提供者，2010年在深交所A股上市，股票代碼：002334。英威騰是國家火炬計劃重點高新技術企業，目前擁有15家控股子公司，分駐于全國的12大研發中心，申請各類專利700多件，依托于電力電子、電氣傳動、自動控制、信息技術等關鍵技術，主要產品涵括高中低壓變頻器、電梯智能控制系統、伺服系統、PLC、HMI、SVG、UPS、電機和電主軸、光伏逆變器、節能減排在線管理系統、軌道交通牽引系統、新能源汽車電控系統等。英威騰現有員工2000多人，大型生產基地3個，營銷網絡遍布國內及海外60多個國家和地區。