1、 1 1 高压电机转子变频与高压变频的技术性能对比 1.1 内（外）反馈斩波调速（转子变频）示意图 1.1.1 外反馈斩波调速示意图 1.1.2 内反馈斩波调速示意图 2 1.2 定子变频示意图 1.2.1 定子变频整体示意图 3 1.2.2 定子变频多功率单元串联示意图 单元A1单元B1单元C160 00 V电动机输入三相交流电源（任意电压）单元A2单元C2单元B2单元A3单元C3单元B3单元A4单元C4单元B4单元A5单元C5单元B5移相二次线圈移相变压器 功率单元4 1.3 内反馈斩波调速装置与高压变频的技术性能对比表 序号 项目名称 内反馈斩波调速（转子变频） 高压（定子）变频 1 应
2、用范围 只能用于绕线式电机并且 是平方转矩的风机水泵负载，不能用于鼠笼式电机，一般也不能用于恒转矩类的负载，能够使用的范围很窄，这一点远不能和高压变频相比较。 （ 1）内反馈斩波调速装置的宣传力度远不如高压变频，行业的整体生产规模远不如高压变频。特别是低压变频应用十分成熟，更使得所有工程技术人员都了解变频器，但了解内反馈斩波调速装置的比较少。 （ 2）正因为内反馈斩波调速装置的应用面窄，和高压变频的比较不能在所有电机负载领域范围里比较，必须在内反馈调速装置可以使用的专业领域里比较。 （ 3）在使用绕线式电机并且是平方转矩的风机水泵负载的专业应用领域内，内反馈调速装置有十分明显的优势，有着高压变
3、频不可比拟的应用优势。主要体现为更加安全可靠、安装环境要求低、节能率比高压变频高 3%以上、价格低 20%左右。 所有电机 2 核心器件 IGBT IGBT 器件是先进的电力电子器件，优点控制简单、工作频率高，缺点是过流过压能力弱，目前成熟使用的最大的是 3300V/800A 和1700V/800A。目前全部 IGBT 都是国际大公司生产，国内不但没有生产能力，而且还不能可靠的检测其性能。 IGBT 5 3 电压等级 转子侧 1KV 对大功率电机，转子电流较大，单个 IGBT 的耐压足够，采用多个 IGBT并联方案，技术难度低。 定子侧 10KV/6KV 单个 IGBT 的耐压远不足以用于10
4、KV/6KV 场合，所以采用移相变压器多组抽头、然后多个低压变频器串联方案，用 96 个逆变管并用串联方式，明显设备复杂 ,可靠性较低。 4 逆变容量 通常按电机功率的 30%设计逆变电路 对于功率与转速成三次方关系的离心风机水泵类负载，转子侧功率不到总功率的 15%。 通常按电机功率的 125%设计。 5 控制方案 转子交直交， DSP 控制 转子侧先交流整流为直流，然后控制 IGBT 斩波器，斩波器开通时产生电机 轴功率，斩波器关断时通过逆变器逆变为交流，再回馈到电网或反馈绕组。 定子交直交， DSP 控制 6 控制精度 动态 1%，静态 0.5% 与 DCS 自动控制的配合容易、可以参加
5、电厂 AGC 控制 动态 1%，静态 0.5% 与 DCS 自动控制的配合容易、可以参加电厂 AGC 控制 7 启动方式 液阻启动，启动速度快。 可以启动到全速后转调速，也可以启动到目标速度范围附近后直接进调速。优点是即使调速设备有故障仍然不影响启动。 软启动。 8 电网要求 对电网适应性强，有电网快切功能。 对电网适应性强，有电网快切功能。 9 效率 和节能率 99%，损耗 1% 96%，损耗 4% 6 内反馈斩波调速的逆变容量是按照电机容量的 30%设计的，变压器的损耗是变压器容量的 2%，所以外反馈变压器的损耗为 0.6%，加上电压等级低、总容量小的器件的总损耗在 1%以内。 所谓节能，
6、是原有电机系统有浪费的情况下，原来浪费的能量减少了部分就是节能，所以，节能率本质上取决于原有的运行工况，调速节能设备的节能率之比较实际上是设备自身损耗的比较。事实上对于离心式风机或水泵，只要采用技术手段将电机转速降下来，根据三次方律所消耗的电能量就降下来了，不管是采用高压变频、液力偶合、液阻调速，还是 采用转子变频，电机系统所减少的能量是一样的，差别就是节能设备本身的损耗的差别。 高压变频的效率是 95% 96%，自身损耗在 4% 5%。而高压转子变频（内反馈斩波调速装置）的效率在 99%以上，自身损耗不到 1%。同等工况下，内反馈斩波调速比高压定子变频调速多节能 4%左右。如果一年运行 33
7、0 天，一台 2800KW 电机就可以多节约 88.7 万度电！ 高压变频的移相变压器容量是按照电机容量的 125%设计的，变压器的损耗是变压器容量的 2%，所以移相变压器的损耗为 2.5%，加上器件的总损耗在 4%左右。 10 发热 整体发热量为系统功率的 1%。内馈斩波调速由于电压直接进电机，电机的调速时，电压维持不变，电流进行调节，由于电机的发热是由电流引起的，所以电机发热量很低。 定子电压、频率不变，主磁通亦不变 ，避免了高压变频器调频时需要调压的问题。 整体发热量为系统功率的 4%。变频调速在电机调速时，主要采用调频同时调节电压的方法，在低频时（即电机低转速时），电机发热，所以现在的
8、设计多采用特殊设计的变频电机。 11 安装环境 由于发热量低，对安装环境要求很低，可以安装在高压室，也可以安 装在低压室。 发热量高，安装环境 要求高，特别是对于水泥厂等环境不适合通过风道直7 接对流的方式散热，必须有配有足够空调的专门变频器房。 12 体积 体积小 体积大 13 可靠性 内反馈斩波调速可靠性优势： （ 1）内反馈斩波调速最大的优势是即使装置有故障也不影响生产，因为故障时可以自动转全速运行，并通过切换维修开关在电机运行的同时进行检修。 （ 2）器件电压等级低，不需要 IGBT 串联。 （ 3）任何情况下可以通过液阻再启动。 高压变频可靠性的明显缺点： （ 1）多个低压变频串联，
9、 IGBT 器件数量多，故障机会多。 （ 2）虽然可以故障转全速运行，但不能重新启动。旁路柜启动实际上就是直接启动，会产生 7 倍的冲击电流，对于 2800KW的高温风机之类负载根本无法直接启动。一旦使用变频电机，不再可能使用转子侧的液阻启动。 14 调速范围 30% 100% 标准设计的调速范围是 50% 100%，但根据用户要求也可以设计成30% 100%，甚至更宽的调速范围。但由于电机系统的功率与速度的三次方成正比，当速度降到 50%以下时，电机出力很小，速度再低对这一类负载没有意义。 0 200% 变频器调速范围宽的优点对平方转矩的风机水泵来说没有意义。 15 谐波 符合国家标 准 由
10、于定、转子的隔离作用，可以抑制谐波电流对电源的影响。 符合国家标准 16 功率因素 调速装置 0.9 但随着速度降低，电机系统的功率因素会降低，调速系统可以自带功率 定子侧 0.95 实际上负载侧功率因素很低。 8 因素补偿功能。 17 投资 投资低 对相同容量的高压电机进行调速，高压转子变频的价格明显低于高压定子变频，即使把原有的鼠笼式电机置换成内反馈调速电机或者普通绕线式电机加外反馈变压器，高压转子变频方案仍然有一定的价格优势。 如果高压定子变频器配套变频电机，则总投资会比高压转子变频配套内反 馈调速电机高不少。 投资高 使用高压变频进行调速时，正确的做法应当使用变频电机，而不应该使用原有的普通电机，否则会导致电机发热、效率下降等问题，使得电机使用寿命降低。 18 结论 转子变频在可以应用的领域里有极大的优势，主要体现为： （ 1）可靠性高。 （ 2）投资省。 （ 3）安装环境要求低。 （ 4）效率高，同等工况下节能率高 3%以上。 （ 5）每年需要定期进行更换碳刷等维护，维护费用在 1000 元以内。 应用面宽，不受电机类型限制。但安装环境要求高。 9 / 9 上海科祺工业调速有限公司，电话： 021-37210132，传真： 021-37210131，手机： 18602340999，网址： ，邮件： ， QQ： 524338999 9
