1高压变频器控制原理
炼钢一次除尘风机高压变频器采用交－直－交高压方式，高压变频器每相由8个功率单元串联而成，各个功率单元由输入隔离变压器的二次隔离线圈分别供电，功率单元为交－直－交结构，相当于一个三相输入、单相输出的低压电压源型变频器，主电路开关器件为IGBT。功率单元由主电路包含整流滤波电路，逆变电路，旁通电路三部分。功率单元的输入额定电压AC750V，经熔断器进入三相整流桥整流，经电解电容滤波，变为直流电;逆变电路由四只IGBT组成单相全桥逆变电路。将直流电变为SPWM波输出。旁通电路由一个单相桥整流和一只可控硅组成，旁通电路的作用是在功率单元发生某些故障时，把四只IGBT全部关闭，故障单元不再有输出波形，此时把旁通的可控硅打开，使外电路电流流过本功率单元时通行无阻，旁通整流桥为交流电流提供通路。功率单元串联多电平PWM电压源型变频器拓扑图如图1、图2所示。控制电路由光信号通信电路、IGBT驱动保护电路、可控硅驱动电路、故障检测电路等组成，变频器主控制器与功率单元之间的信号传输采用光纤，具有良好的抗电磁干扰性能，功率单元IGBT的驱动信号来自于变频器主控制器。
2调速系统的改进
⑴为保证系统稳定运行及达到好的节电效果，风机传动采用高压变频器进行控制，风机传动设备变频改造时拆除电动机与风机之间的液力偶合器，对电机基础进行改造，将原基础打去-1000mm至钢筋网层，重新焊接钢筋制作浇筑基础，电机前移与风机直接相连。实施前后见对比图3、图4。⑵变频调速系统和现场PLC控制系统进行通讯连接，从现场PLC控制系统发出变频器的启动、停机等信号进行协调控制，根据运行工况按设定频率，实现对风机电动机转速的控制。变频器具有非常完善的自诊断和保护功能，变频器有过电压、过电流、欠电压、缺相，变频器过载、变频器过热、电机过载、输出接地、输出短路等保护功能，变频器配备汉字显示的液晶显示屏，可实现变频器参数设定和显示电机电压、电流、频率等状态参数;一旦变频器发生故障，进入保护状态，系统自动记录故障原因、故障位置及发生故障时变频器各状态参数，便于故障排除。
3运行分析
转炉一次除尘风机在改造前，风机高速运行在1250r/min，电机功率因素0．88，风机电机电流120A左右，风机低速运行在500r/min，风机电机电流40A左右，自2011年6月至2012年8月转炉一次除尘三台风机电机采用高压变频器控制系统投入运行后，风机高速运行时电机电流在97A左右，风机低速运行时电机电流在6A左右，功率因素0．98，具体参数见表1。
4节能计算
一座转炉每天平均冶炼32炉，每炉平均冶炼时间35min，一个冶炼周期中，吹氧冶炼时间16min，兑铁时间3min，风机需高速运转1250r/min，高速运行时间在19min，风机变频改造前后高速状态下电机电流差120-97=23A，电压10kV，风机电机在高速状态下每天节省电量为(23×10)×(32×19)/60=2331kWh。一个冶炼周期中，出钢过程中需低速运转在500r/min，每炉钢低速运行时间约16min，风机变频改造前后低速状态下电机电流差40-6=34A，电压10kV，一台风机电机在低速状态下每天节省电量约为:(34×10)×(32×16)/60=2901kWh。一台除尘风机在变频器调速运行，每天节省电量约为2331+2901=5232kWh。一台风机全年运行时间按340天计算，电费成本为0．37元/度，一台除尘风机全年节省电费约为=5232×340×0．37=65．82万元。三台除尘风机在变频调速运行后，全年节省电费约为=3×65．82=197．46万元。
5结语
酒钢碳钢薄板厂转炉一次除尘风机变频器自2011年投运以来，风机运行稳定，变频器功率因数可达0．96以上，缓解了电机启动时对电网的冲击，同时也降低了风机电耗和维护成本，提高了自动化程度和电机保护功能，降低了风机故障时间和检修工作量，提升了设备综合效益。
作者：于寿海 纪马力 王力 单位：酒泉钢铁集团公司碳钢薄板厂
