三电平H桥级联高压变频器在煤矿通风机上的应用
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摘 要：变频调速技术具有节能、高效等诸多优点，煤矿风机变频调速技术的应用适用于煤矿工作环境。本文主要是介绍一种新型三电平H桥级联高压变频器技术的原理和特点，进而阐述其应用以及发展前景。
关键词：三电平；H桥级联；高压变频器；通风机
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.11.051
1 概述
随着电力电子技术、微电子技术、现代控制理论的发展，变频器在国民工业领域上得到了广泛的应用。在煤矿风机调速上，采用变频调速，具有电机启动电流小，调速精度高，调速方便，节能显著，是矿井通风机调速节能的理想方法。河南安阳龙山矿通风机电机选配YBF5M1-8 355kW×2 ， 6kV风机专用隔爆型三相异步电动机，变频器采用徐州中矿大传动与自动化公司生产的HVD1000三电平电平技术。该变频器具有功率器件少、结构简单，维护方便，运行可靠，谐波小，功率因数高等特点。
2 HVD1000变频器原理
2.1 主回路结构
HVD1000紧凑型变频器采用三电平单元混联技术，属于交-直-交、高-高方式变频器，全部功率单元分为数量相同的三组，组内串。电网高压电压经过移相变压器隔离分组输出具有一定相位差的低电压，为串联的功率单元供电。在功率单元内经过12脉动不控整流后，功率单元逆变输出单相交流电压，通过每相各单元的串联实现高压输出三相Y型输出，输出电平数达到25个电平，输出波形接近完美正弦波。图1为HVD1000型变频器系统结构图。
2.2 移相变压器
三电平H桥级联变频器整流采用多重化整流技术，因此采用移相变压器作为整流变压器，移相的目的是使整流变压器二次绕组的同名端线电压之间有一个相位移，移相变压器的二次侧分为多绕组形式，每个绕组采用延边三角形移相。变频器输入侧每一相有3对三相移相绕组，各移相组的角差为10°，使网侧具有较高的功率因数。
2.3 变频器功率单元
三电平H桥级联变频器的每一个功率单元的输入部分采用2个三相全桥整流桥串联，2组三相交流电源通过整流桥，形成12脉波电压，支撑电容采用自愈式薄膜电容，从而得到三电平H桥逆变电路所需要的正、负、零母线，输出逆变部分为三电平二极管钳位电路。图2为一个功率单元结构图。
2.4 变频器控制器
全数字变频矢量控制器采用结构，以32位数字信号处理器为核心，实现：速度闭环控制、单位功率因数控制、变频矢量控制、电流闭环控制，故障诊断等功能。在控制方式上，通过高性能矢量控制算法，将功率变换装置和电机作为整体考虑，实现高性能调速的前提下，对网侧功率因数、网侧谐波、电机定子侧、网侧功率因数等系统关键指标进行调控，满足系统运行在较低的开关频率、较小的进线电抗实现能量流动、单位功率因数控制、正弦的网侧电流，使变频器对电网无污染。
3 现场应用情况
安阳龙山矿选用中矿大传动与自动化有限公司HVD1000光变频器2套，2016年6月一次投运成功。变频运行后，风门全部打开，运行频率25Hz左右，不仅完全满足煤矿生产工艺要求，而且用户操作非常方便。变频器运行稳定。节能显著。与传统全压运行方式相比，节能在40%以上。采用变频运行，风机的大部分时间工作在低速状态下，降低了风机的机械强度和电气冲击，延长了风机寿命，提高了风机的安全运行系数和运行周期。改善了现场工作环境，降低了操作过程中的故障率。
4 结束语
徐州中矿大传动与自动公司HVD1000型高压变频器在安阳龙山矿的到了成功应用，其系统结构简单，性能稳定、节能效果明显，可以根据用风量的多少进行调节风机转速，提高运行经济性。该变频器也可以广泛的应用到电力、冶金、石化、水泥、等高压电机驱动的行业，具有广泛的应用前景。
参考文献：
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