浅析高压变频器在电驱压气站中的应用

2015-03-26刘皓

河南科技 2015年21期

关键词：电驱压气压电

刘皓

（长庆输油气分公司，宁夏银川 750006）

浅析高压变频器在电驱压气站中的应用

刘皓

（长庆输油气分公司，宁夏银川 750006）

随着电子技术的发展，我国开始愈加重视节约能源的问题。高压变频器是近来我国在高电压机急需节能省电的背景下，开始进行的一项研究，而这一领域在我国进行的时间较短，因此有许多问题亟待解决。本文将首先介绍高压变频器的研究现况，再介绍高压变频器的分类，以及高压变频器在电驱压电站中的应用。

高压变频器；电驱压电站；电压源型变频器；电流源型变频器

电子技术的迅速发展为电子器械的更新带来了推动作用，并且近来我国对于由于国力的提升，也开始注重高新技术的发展，更加注意能源的节约问题。因此，旧式的高压变频就无法满足日益提高的需求，需要作出改进，这种改进，就要以高压变频器的节能作为核心技术，进行细致的研究，并以在电驱压电站中的应用方案作为实践参考。

1 高压变频器的现况

高压电机的节能减排具有较大的提升空间，为了节约能源，就要从高频变压器下手。而我国的高频变压器的研究起步较晚，国外的高频变压器的研究起步较早，因此两者之间产生了较大的差距。国外的高压变频器从其拓扑结构和控制技术入手，已经设计出一种新型的高频变压器，极大提高了逆变器输出质量［1］。并通过研究以往旧式高压变频器的缺陷，从需求下手，提高了变频器运行的可靠性，提高了使用的安全性。相较之下我国的研究就落后了许多。不容置疑的是，高压变频器因其节能减排的作用，在高压电机领域具有不可动摇的地位。但我国受限于落后的加工技术，国内能够进行高质量加工的企业也是少之又少，无法满足日益提高的市场需求。同时，这其中也有高压变频器的理论研究不足，无法推动实践运用的因素在。因此，对高压变频器的研究应当更进一步，以理论推动实践，以实践更新理论。

2 高压变频器的的分类

2.1 电流源型变频器

电流源型变频器又可简称为CSI，其大多是采用负载换相式CSI，也称为LCI。电流源型变频器的一大特征是它将大电感应用为中间直流滤波环节，从而使得电流的保护的完成较为简单方便，大多是在上下两端的直流母线上分别连上一组同样的滤波电抗器，以便其在短路的时候能够受到相应的保护［2］。LCI的优势在于它的操控方式很简单，并且因为带有和直流电动机非常相似的调速功能，所以在于电动机同步时，其功率因数较高。应用到一些大型的电器上时，LCI是一种不错的选择。但是与之对应的是，LCI的设计较为复杂，其系统设计和控制方案都有较高的要求，限制了它的应用领域，并且使得LCI的制作成本也随之提高，更加降低了它的实用价值。所以电流源型变频器虽然使用效率高，操控简单，但是其制作成本和设计方案的复杂促使它注定无法大规模地使用。

2.2 电压源型变频器

电压源型变频器的简称是VSI，到现今为止应用得较为普遍的是单元串联H桥多电平变频器，也称为CHB。电压源型变频器因其使用了串联的输出单元，使得它的输出量大大提高，并且因为串联的缘故，内部的各个功率单元实现了一定程度上的独立性，也就不存在均压过高的问题，某一功率单元损坏也不影响其他功率单元的使用，大大提升了机器的使用寿命，在维修方面比较方便。电压源型变频器小型电器上的使用较为普遍，能够大大提高电器的使用效率，并且因为小型电器较多的缘故，使得电压源型变频器使用范围大大提高。而电压源型变频器较低的制作成本和维修费用也使得广范围的使用成为了可能，但是在功率输出方面，比电流源型变频器要稍差一些。

3 高压变频器在电驱压电站中的应用

3.1 电流源型变频器的应用

电流源型变频器的输入功率较强，适用于大体型、大容量、高需求的高压电动机，例如我国的西门子家电、天然气长输管道电驱压电站等就非常适用。西门子家用电器的变频器一般情况下设计功率是在70MW上下，较为高级的设计则可以达到100MW，甚至还可以高于这个数据。因此，其GL150的电流源方案应当使用在15MW或者以上的压缩机工程中，共90多套。这些电驱压电站的需求量很大，输出功率低的变频器跟不上它们的功率标准。但是相应的，高功率就标志着其变频器在使用时会不可避免地发生附加加热现象，即在工作中因输出谐波引起的电动机工作热量外的温度提高［3］。此时的电动机不宜持续使用，应当对其进行将额，否则可能会产生过热现象，提高了机器的使用压力，降低了机器的使用寿命。

3.2 电压源型变频器的应用

这种变频器提高了系统的整体输出功率，而且由于串联的方式，导致输入谐波较低，因此小机械在使用这种变频器时，不会出现电流源型变频器的过热现象［4］。例如东芝三菱的变频器就是使用VSI，在设计时预计功率可达到100MW，因此较为合适的方案应当采用XL-85，才能做到25MW，而西二线中高于15MW的压缩机则可大范围使用。结构简单，占地面积小，效率较高是它的优点。我国将其应用在川气东送的管道工程上的沿线电驱压气站中，在节能方面，电压源型变频器起到了至关重要的作用。