第六节 高压变频调速技术
一、技术名称
高压变频调速技术。
二、适用范围
电力、轧钢、造纸、化工、水泥、煤炭、纺织、铁路、食品、船舶、机床等工业1kV以上的高压交流电机。
三、与该节能技术相关生产环节的能耗现状
全国电动机装机总容量已达4亿多kW，年耗电量达12000亿kWh，占全国总用电量的60%，占工业用电量的80%。其中风机、水泵、压缩机的装机总容量已超过2亿kW，年耗电量达8000亿kWh，占全国总用电量的40%左右。目前，仅有约15%变频调速运行。
四、技术内容
（一）技术原理
高压变频调速技术采用单元串联多电平技术或者IGBT元件直接串联高压变频器等技术，实现变频调速系统的高输出功率（功率因数＞0.95），同时消除对电网谐波的污染。对中高压、大功率风机、水泵的节电降耗作用明显，平均节电率在30%以上。
（二）关键技术
单元串联多电平技术采用功率单元串联电压相加回路，采取变压器多绕组别分组分压整流单元均压，单元电平叠加，通过IGBT逆变桥进行正弦（PWM）控制，可得到单项交流输出，每个功率模块结构及电气性能上完全一致，可以互换。
（三）工艺流程
具体工艺流程及原理见图10-8，图10-9。
图10-8 主回路工作原理简图(www.xing528.com)
图10-9 单元串联多电平高压变频器原理示意图
五、主要技术指标
（1）效率≥96%；
（2）输出电压范围3～11kV；
（3）输入电流谐波总含量≤4%；
（4）输入功率因数≥0.95。
六、技术应用情况
该技术于1997年通过了国家机械工业局组织的技术鉴定，并在部分电力冶金行业推广应用，技术成熟可靠，节能经济效益好。
七、典型用户及投资效益
典型用户：北京大唐发电公司陡河发电厂，大冶特钢第四炼钢厂。
（1）建设规模：1000kW/6kV风机高压变频器改造。主要技改内容：125MW调峰机组风机变频调节，主要设备为1000kW/6 kV风机变频器。节能技改投资280万元，建设期18个月。每年可节能1160tce，年节能经济效益100万元，投资回收期24个月。
（2）建设规模：1600kW/6kV除尘风机高压变频器改造。主要技改内容：70t交流电弧炉除尘风机变频调节，主要设备为1600kW/6kV除尘风机变频器。节能技改投资280万元，建设期12个月。每年可节能2362tce，年节能经济效益276万元，投资回收期12个月。
八、推广前景和节能潜力
目前，我国大功率的风机、水泵等设备约有3000万台，其中只有约4000台设备进行了变频改造，预计到2015年，使用高压变频器的风机、水泵等设备将达6000台，按平均装机容量800kW计算，年节能能力为300万tce，总投资约38.4亿元。
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