產(chǎn)品與解決方案/PRODUCT AND SOLUTIONS
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解決方案
淺談單元串聯(lián)式高壓變頻器的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計
1引言
隨著國內(nèi)高壓變頻器行業(yè)的不斷崛起,變頻器的結(jié)構(gòu)也不斷從效仿到逐步改進,到優(yōu)化到創(chuàng)新的不斷演變過程。變頻器結(jié)構(gòu)的變化,即體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的創(chuàng)新,同時也是對追求節(jié)能降耗方面持續(xù)認知的過程。從無到有,從有到大,從大到精,高壓變頻器結(jié)構(gòu)的發(fā)展也歷經(jīng)了不同發(fā)展階段,其排布形式也不斷涌現(xiàn)。
總的來說,高壓變頻器結(jié)構(gòu)主要包括變換裝置、控制裝置、切分裝置。其基本結(jié)構(gòu)無外乎幾個結(jié)合:功率柜與控制柜的結(jié)合、功率柜與變壓器(柜)的結(jié)合,功率柜與切換柜的結(jié)合,功率柜與功率單元的結(jié)合。這些結(jié)合的優(yōu)劣,則體現(xiàn)了高壓變頻器的體積大小,同時也關(guān)乎于成本的權(quán)重。其中不少的結(jié)構(gòu)排布,也都寫入了專利。
2高壓變頻器整體結(jié)構(gòu)的發(fā)展
高壓變頻器整體結(jié)構(gòu)的發(fā)展大致歷經(jīng)了三個階段:
2.1冗余設(shè)計階段
設(shè)計之初,為保證產(chǎn)品的可靠性、穩(wěn)定性,采用雙重冗余設(shè)計的模式,即加大了單元的數(shù)量,也增大了各器件的選型。10kV采用每相10個單元或13個單元,6kV采用每相6個單元或8個單元;功率器件選型余量大至2.5倍甚至3倍,電解電容選擇90-120UF/A,變壓器鐵芯、風機風量選型都不同程度的大一規(guī)格。其排布則延續(xù)傳統(tǒng)的排布模式,即從左往右依次為切換柜、變壓器柜、(接線柜)、功率柜、控制柜的模式,其外形如圖(1):
圖(1)
其抽屜式[1]功率單元在功率柜的排布:6kV級、10kV級均是從左往右分別三相,每相豎排。6kV級每相6個單元的豎排;10kV級為前后布置,10個單元的前5后5組合成一相,13個單元的前7后6組合成一相。接線方式從移相變壓器次級出來,經(jīng)接線柜從功率柜底部進入各相,每相之間均有加線板。具體排布6kV如圖(2)、10kV如圖(3):
圖(2)
圖(3)
2.2改型階段
隨著高壓變頻器市場規(guī)模的不斷擴大,用戶對變頻的苛求也越來越嚴格。作為產(chǎn)品開發(fā)商,也不斷為提升產(chǎn)品質(zhì)量與檔次作著不懈努力,所用柜體也由原來的單一種類向更寬范方向發(fā)展,其產(chǎn)品功能、質(zhì)量與外形都在不斷升級。同規(guī)格變頻器原體積如圖(4)。其單元結(jié)構(gòu)排布也有了更新的認知,由于原來每相豎排所用電纜多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、附加成本大,便改為每相單元橫排,使變壓器次級引線分別對應(yīng)A、B、C三相,不再有接線柜,直接通過電纜托板到達各單元,不再迂回,其控制柜也由原來的600mm轉(zhuǎn)為400mm。另一個飛躍則是每相單元數(shù)量的減少,如10kV改為8單元/相,6kV改為5單元/相。功率單元數(shù)量少了,其整機質(zhì)量并沒有受到影響,相反其故障點卻相應(yīng)減少,加之電路結(jié)構(gòu)上星點漂移技術(shù)的應(yīng)用,使得變頻器性能更加優(yōu)越。功率柜具體排布情況,6kV5個單元,每相橫向分布,上、中、下三相如圖(5)所示。10kV如果采取單元前后放置,每相前4后4,如圖(6)所示:
圖(4)
圖(5) 圖(6)
2.3高密度、一體化設(shè)計階段
質(zhì)量提升、性能提升是永不休止的目標,高壓變頻器的結(jié)構(gòu)也是面臨不同時期的挑戰(zhàn),隨著對資源、能源的更加關(guān)注,對變頻器的集成化程度要求也越來越高。如何設(shè)計出高性能低成本、高密度排布的變頻器,則成為各同行企業(yè)關(guān)注的焦點,也成為結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的努力方向。高壓變頻器新型結(jié)構(gòu)[2]于是有了現(xiàn)在的從買來直接應(yīng)用到設(shè)計上相互協(xié)作階段。
移相變壓器作為單元串聯(lián)變頻器中不可或缺的關(guān)鍵部件,一直默守成規(guī),甚至多年不變,在結(jié)構(gòu)設(shè)計中它的改變則成為設(shè)計中新的突破,其位置的重要性再一次被發(fā)掘被重視。于是變頻器的常規(guī)排布則被爭相改變。不少結(jié)構(gòu)設(shè)計者煞費苦心,讓變頻器不同變換身位,來改變其應(yīng)有的占用空間。常規(guī)變壓器的鐵芯大多是立式的,設(shè)計者要求廠家將它改為橫式排布,平式排布;其位置也有在功率柜的一側(cè)橫排,改為一側(cè)豎排,甚至由左側(cè)移至后側(cè)如圖(7);還有的將功率單元放在變壓器的上面,其下面為切換柜、變壓器柜、控制柜,如圖(8)[3]這一拓展,思路不謂不寬,體積不謂不小。畢竟體積小,所用柜體就少;結(jié)構(gòu)緊湊了,所用連接大線也相對減少;
風道系統(tǒng)[4]由于做到了風機共用,減少了損耗。
圖(7)
3結(jié)束語
總之結(jié)構(gòu)設(shè)計,于無形中見有形,于千變?nèi)f化中又不離其中。在變頻器行業(yè)百花齊放的時代,相信你的設(shè)計會更加獨具匠心。
高壓變頻器作為十二五規(guī)劃中重點推廣使用[5]的節(jié)能型產(chǎn)品,其產(chǎn)品性能只有持續(xù)升級,結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化,方能適應(yīng)新時期高新技術(shù)產(chǎn)品要求。