合康高压变频器同步投切系统在引风机控制上的设计与应用

一、项目概况

广西百色银海发电有限公司位于百色市田阳县新山铝产业示范园，2004年6月，由广西投资集团有限公司投资建设，是自治区统筹推进的重大项目和百色市“工业立市”的重点工程之一。公司现有2台15万千瓦燃煤发电机组，总装机容量为30万千瓦，年发电能力13.5～18亿千瓦。此次对四台引风机系统进行改造，采用了4套合康品牌型号为HIVERT-Y 06/271BP带同步投切功能的高压变频器，对整个生产安全稳定运行起到了很大作用。

机组配备有四台引风机，设备型号如下：

‍‍‍‍

‍‍‍‍

二、现场工艺介绍

1.同步投切

同步投切是变频器与工频电网之间相互切换的纽带，它利用锁相环技术，使变频器输出电压的频率、相位、幅值跟踪电网电压并保持一致，以进行平稳切换；为多台水泵的顺序自动软启动和需要在工频和变频电源之间频繁切换的系统等，提供了可靠、便利的解决方案。

同步投切有两种工况：一是变频投工频，二是工频投变频。这两种情况下，都要求变频器根据输入侧电网电压，进行输出电压同期。

关于工频投变频，原先负载处于工频运行，变频器接收到投切指令后启动，运行到工频，锁定电网电压频率、幅值和相位，然后，将变频器输出通过电抗器与工频电网并联向负载供电。在将负载从工频电网转移到变频器后，断开负载的工频供电支路，随后，负载由变频器驱动运行。

关于变频投工频，原先负载处于变频运行状态，变频器接收到投切请求后，运行到工频，锁定电网电压频率、幅值和相位，然后，将工频输出合闸，变频器与工频电网并联向负载供电。在将负载从变频器转移到工频电网后，断开负载的变频供电支路，随后，负载由工频电网驱动。

2.改造前引风机系统运行情况

改造前引风机系统如下图1-1

图1-1

由图1-1系统可知，变频器带工频旁路系统主回路由KM1、KM2、KM3、QS1、QS2以及高压变频器组成。变频运行时：KM1、KM2、QS1、QS2处于合闸位置，KM3处于分闸位置，系统变频运行

工频运行时：KM3处于合闸位置，KM1、KM2、QS1、QS2处于分闸位置，系统工频运行

上诉系统对引风机进行控制过程中。变频器故障，KM1、KM2分闸，变频器通过旁路开关自动变切工，由于切换的瞬间，变频工频电压未进行锁相，存在着切换时电流过大，导致上级开关柜跳闸，而无法完成切换的情况，而一旦变切工失败，电厂运行人员不得不投入RB联锁，将机组负荷迅速降低，稳定炉膛压力，如果RB失败，机组将发生非停重大事故，对机组生产稳定性造成严重影响，而变频器维修完毕后，将变频器投入运行的方法是选择机组负荷较低时，将故障侧风机停下，仅靠一台变频器维持整个机组负荷稳定运行，然后人工将停机侧的变频器再次投入运行，这个过程中一旦另一台变频器故障将直接导致机组非停，同样存在巨大风险。

3.改造后引风机系统运行情况

引风机系统如下图1-2

图1-2

由图1-2系统可知，高压变频器同步投切系统主回路由开关KM1、KM2、KM3、QS1、QS2、高压变频器，电抗器L以及控制系统PLC组成，其中控制系统对各开关位置进行监控，对变频器信号进行监视分析，对输入输出波形进行锁相。同步投切功能实现电网工频运行与变频器调频运行之间的互相切换，即频工投切和工频投切。频工投切时先由变频器拖动电机运行，通过锁相技术，当变频器的输出频率、幅值、相位都与电网相符时并网，并网后将电动机从变频切出，投入电网运行；工频投切时变频器先空载运行，通过锁相技术，当变频器输出频率、幅值、相位与电网一致时并网，并网后将电动机。

工频切出，投入变频运行。

监视器参数设置：控制方式设为远程控制，停机方式设为自由停机，远程启停方式设为脉冲（脉冲宽度300-500ms）有效，反转禁止，变频器无重故障。

4．合康高压变频器同步投切系统特点

（1）实现电机软启动，避免电机启动时大电流给供电系统和拖动系统带来的不利影响，（2）便于系统维修及维护，降低维护费用，延长设备使用寿命；

（3）系统可靠性高、安全性好，满足严格的电气设计标准;

（4）实现工/频、频/工之间的无扰动切换，无须停机。

三、结束语

从现场运行情况看，采用了同步投切功能，引风机控制系统可以很好地实现变频器变频运行方式和工频运行方式的双向切换，有效解决了现场高压变频器检修及故障恢复过程带来的复杂操作以及切换时的风险，整个切换过程自动完成，无需人为操作值守，操作简单便捷。

参考资料

[1]方春恩 邹积岩 丛吉远 丁富华《基于DPS无功补偿电容器组同步投切装置》 高压电器  2003

[2]张雪平 《锁相技术在变频调速系统中的应用》 化工自动化及仪表  2005

[3]合康变频，HIVERT通用高压变频器用户手册，北京合康新能变频技术有限公司，2012

作者简介

杨敏（1985.10-） 男  本科  北京合康新能变频技术有限公司  技术工程师

研究方向：工业自动化，电气系统控制设计