斩波内馈调速在锡林热电厂上的应用

摘  要：斩波内馈调速技术作为我国首创，具有独立自主知识产权的高新技术，已被广泛使用。设备在水泵节能上的应用，节能效果显著，达到了技术上先进、生产上适用、经济上合理的目的。本文介绍了产品原理和应用实测分析。
关键词：  斩波内馈  调速  功率控制  效率

序 言
      动力耗电是供水行业的主要成本，通常可达总成本的40-50%。造成动力耗电成本居高不下的原因是水泵电机不能按工况变化的需求自行调节，如果能采用高效率、低投入的交流调速取代阀门或运行台数的调节方法，可以使供电成本大幅降低，同时，还可以使管网压力保持稳定。
       斩波内馈调速是我国首创的新型交流调速技术，与高压变频调速相比，具有效率高，价格低，谐波含量少，功率因数高等许多优点。沈阳水业有限公司砂山四水厂经过对各种调速设备进行理论计算、节能效果、性价比等多方面的比较分析， 2000年底在砂山2#机组调速节能改造工程上，选用了斩波内馈调速设备。经过近三年的实践，收到了明显的节能效果，而且运行可靠。
1斩波内馈调速的原理及特点
1. 1功率控制调速原理
       深入的理论分析表明，电机调速的实质在于控制电机的机械功率，转速则随机械功率正比变化。功率控制的方法有两种：一种是电磁功率控制，即控制电机的主电功率，它所改变的是电机的理想空载转速，调速机械特性为平行曲线，调速性质是高效节能型，典型调速有变频调压，斩波内馈，串级，双馈等；另一种是损耗功率控制，即增大电机的损耗，它所改变的是电机的转速降，调速特性为汇交的下垂曲线，调速性质为低效率耗能型。典型调速有转子串电阻，滑差离合器，恒频调压等。
交流调速的性能主要取决于调速的原理，而不取决于调速的具体方式。相同原理下的不同方式，调速性能基本是一致的，例如，变频调速与斩波内馈调速在效率、机械特性等方面几乎没有区别。
斩波内馈调速系统是基于异步电动机转子的电磁功率控制调速，由于转子和内馈绕组都是低压的，因此控制装置回避了变频调速定子控制的电源高压问题。通常，调速控制装置的实际工作电压在200—400V之间，克服了电力电子器件耐压条件对高压异步电动机调速发展的限制，提高了电力电子器件在应用中的可靠性。
1.2内馈调速原理
    内馈调速是根据功率控制调速理论创建的新型交流调速系统，通过将转子的部分功率（即电转差功率）移出来，以电能的形式反馈给电机定子上安装的内馈绕组，来实现的功率控制。转子反馈给内馈绕组的功率越多，电动机的机械功率越少，转速就越低；反之，转子反馈给内馈绕组的功率越少，电动机的机械功率越多，转速就越高。内馈调速的工作原理如图1所示。
      与变频调速相比，内馈调速采用的是转子控制，因此避开了定子控制的高压问题。两者同属于高效率的电磁功率控制，并无本质区别。

内馈调速的上述技术原理决定了其以下特点
 高压电机，低压控制。
 成本、价格低低，投资回收期短。
 可靠性高。
      内馈电机必须有电力电子控制相配合才能实现调速，斩波技术是最佳的控制方式。实际上，斩波是强电的数字控制技术，与传统的改变移相角的控制技术相比，斩波具有功率因数高、谐波分量小、可靠性高等一系列优点，是公认的电力电子先进技术。将内馈电机与斩波控制有机结合起来，就是斩波内馈调速，其特点
 有源逆变器的功率因数可以高达0.9，且恒定不变。
 逆变电流的谐波有效值可以降低到移相控制的15%左右。 使内反馈电机的定子电流畸变小于4%。
 有源逆变器的额定容量仅为电机容量的14.8%， 容量小，触发简单，使可靠性大为提高。
 附加电源容量亦为电机容量的14.8%，对于内馈调速电机，可大大减小内馈绕组所占的铁心空间，简化工艺，降低成本。

2 斩波内馈调速设备的应用
2.1设备构成
斩波内馈调速设备是由YQT内馈调速电机和ZNK-01斩波控制装置组成。
      斩波内馈调速装置与调速电机恒速运行装置成为并联关系，当调速控制装置意外故障时，自动保护装置可以自动将电动机切换成恒速运行，不至于造成电动机停运。此时电动机只是不能调速而已，可将故障影响缩小到最小限度。
2.2锡林热电厂改造情况
       锡林热电厂位于内蒙古锡林郭勒盟锡林浩特市，隶属于内蒙古能源发电投资有限公司，由于地域和历史原因，以锡林浩特为中心的锡林电网于2003年并入内蒙古蒙西电网，结束了锡林电网五十年孤立运行的历史。该项目对内蒙古西起阿拉善， 东至呼伦贝尔的220kV主网架起重要的电源支撑点作用。锡林电厂一期建设2X300兆瓦空冷机组，具有环保节能、电网调频、调峰特点，是典型的环保节能坑口电站，机组投产后向全市供热。2007年内蒙古锡林浩特热电厂四套SAVER转子变频调速系统投入使用，经内蒙古能源投资有限公司锡林热电厂组织有关专家，对设备运行及节能效果进行测试，数据如下：
　　电机参数：YRKKNT500-4/900kW/6kV/870-1488r/min
　　调速装置：SAVER-B-1000
节能分析

 
3 测试结论
    SAVER转子变频调速系统在内蒙古锡林浩特热电厂顺利投入生产以来，运行一直较为稳定可靠，节能效果非常明显。实践证明，该系统调速效率高，设备机构简单，投资回收期短。确实不失为一种较好的调速方法。