大功率高压变频器在主扇风机中应用

大功率高压变频器是一种用于改变电机供电频率以实现电机调速的电气设备，尤其适用于大功率电机的调速。在主扇风机中的应用，不仅能改善风机启动性能，还能显著节约电能。 主扇风机是矿井通风系统的关键设备，它负责为矿井提供必要的新鲜空气。传统的主扇风机多采用工频运行方式，通过档板或阀门调节风量，这种方式存在能效低和调节不便的问题。特别是当井下用风量需求发生变化时，风机无法灵活调节，导致大量电能浪费。 高压变频器通过改变电机供电频率的方式来调节电机的转速，其工作原理基于电动机的转速公式n=60f/p(1-s)。当供电频率f改变时，同步转速n随之改变，从而达到调速的目的。在调速过程中，异步电动机可以保持较小的转差率，转差功率消耗小，效率高。变频调速相比传统的档板或阀门调节方式，可以实现更宽的调速范围、更平滑的调速过程和更硬的机械特性。 变频调速的优势包括： 1. 能够根据实际负载需求调节电机转速，避免了“大马拉小车”的浪费现象； 2. 减少了由档板或阀门调节造成的节流损失； 3. 对于频繁变化的负载，变频调节响应快速，几乎能与工况变化同步； 4. 可以实现零转速启动，避免启动时的电流冲击，减少机械磨损； 5. 高压变频器自身损耗小，效率高。 在设备选型与方案设计方面，过去常采用高一低变频方式，但由于高压变频技术的成熟，目前倾向于采用高压变频器进行“高一高”变频控制改造。北京康得新电科技有限公司生产的Diamond-HV-06/600型高压变频器就是一个实例。这款变频器具有以下技术参数和性能特点： 1. 变频器容量为600kVA，适配电机功率为475kW； 2. 输入频率范围为45～55Hz，额定输入电压为6kV，允许波动范围±10%； 3. 输入功率因数在大于20%负载时可达到0.95，变频器效率在额定负载下大于0.96； 4. 输出频率范围为0～60Hz，分辨率为0.01Hz； 5. 运行环境温度范围为-10～40摄氏度，采用强制风冷方式； 6. 控制方式包括LED键盘控制和人机界面控制，均有故障记录功能； 7. 具备标准的RS-485通讯接口； 8. 输出电流谐波小，符合国际和国内标准； 9. 具备保护功能，包括过电压、过电流、欠电压、缺相保护、短路保护、失速保护等。 变频器采用直接高一高变换形式，其拓扑结构为单元串联多电平结构。它对电网电压波动有很强的适应能力，能在较大幅度的电压波动下稳定工作。此外，变频器的输出对电机的共模电压和dV/dt应力有保护作用，避免了电机谐振问题，转矩脉动小于0.1%。 总结来说，高压变频器在主扇风机中的应用，能显著提升风机的启动性能，增加运行的灵活性，并且有效降低能源消耗。这些优势使其成为煤矿通风系统中节能降耗的重要手段之一。随着变频技术的不断进步和成熟，其在其他工业领域中也具有广泛的应用前景。