双机并联变频器在7 200 kW引风机中的应用

卢建海

（国电浙江北仑第一发电有限公司，浙江 宁波 315800）

双机并联变频器在7 200 kW引风机中的应用

卢建海

（国电浙江北仑第一发电有限公司，浙江 宁波 315800）

介绍了某1 000 MW发电机组深度减排引风机增容变频改造项目，详细分析了双机并联变频器的系统配置、控制方法、运行方式、控制逻辑以及调试过程，为大容量高压变频器在电厂或其它行业类似的变频改造项目中的应用提供参考。

双机；并联；变频器；引风机；应用

近年来，随着1 000 MW机组的投产以及深度减排项目的推进，大容量、大电流引风机的变频改造已刻不容缓。受单元柜开关管功率等级的限制，单台变频器的容量是有限的，变频器的额定电流越大，散热要求就越高，可靠性也越差。目前国内高压变频器的最大额定带载电流是600 A，因此，仅依靠单台变频器来驱动电机已不能满足大电流高压电机变频改造的需求。

采用变频器并列运行技术可以解决上述问题。变频器并列运行可用于扩大调速系统容量，有效分散变频器的散热量，提高设备运行稳定性，并且可以大幅减少改造成本。

1 变频改造工程基本情况

某发电厂1 000 MW机组原引风机采用静叶可调加速风机，运行转速为740 r/min。机组共配套3×50%引风机，2台汽动引风机运行，1台电动引风机则在机组启动时用。考虑深度减排的压力，结合锅炉实际运行工况、改造工期、投资成本等因素，采用每台机组配2台33%汽动引风机加1台33%变频电动引风机的改造方案。其中，需保留原电动引风机电机并增装电动引风机变频器，变频器由2台3 900 kW变频器并联而成，采用原一期引风机脱硝改造遗留的变频器，以减少改造成本。

旧变频器和电动引风机电机参数见表1。

表1 旧变频器电动引风机电机参数

2 并联系统配置方案

变频器如果容量足够大，可以直接带电机运行。但如果容量不够，则不能直接并联使用，因为当2台变频器并列运行时，如果驱动信号稍有差异，某些瞬间就可能会发生一台变频器上管导通，另一台变频器下管导通的情况，此时2台变频器的电压差ΔU为直流侧电压，而并联支路的电阻仅为导线电阻，其值很小，必然会产生很大的冲击电流，进而烧坏变频器。所以变频器输出端必须加滤波器（电抗器），清除电压差和环流后才能进行并联。

另外，2台引风机变频器并列运行时，需在变频器磁通环和速度环中加装特性下垂环节，这样才能实现2台变频器协同工作，从而达到驱动电机运行的目的。

为此，该工程系统采用手动工频、变频切换方案，系统主接线如图1所示。断开K2，闭合K1，K3，K4隔离开关，电动引风机处于变频运行状态；断开K1，K3，K4，闭合K2隔离开关，电动引风机处于工频运行状态。当机组运行过程中任一台变频器故障时，系统同时联跳1号、2号变频器上级的高压开关，机组降负荷运行，锅炉由2台汽动引风机维持炉膛负压值，确保系统运行安全。当机组启机时，变频器因为故障无法及时启动，可用工频方式启动电动引风机，待变频器故障排除后，再降负荷将电动引风机切至变频运行方式。

图1 并联系统主接线

3 并联系统内部控制方法

每台变频器都配有独立的主控系统和电压、电流检测装置，如图2所示。高压变频器接受DCS（分散控制系统）启机、停机以及4～20 mA控制指令，可以实现并联系统的启动、停止和调速。

由于电动引风机由2台变频器共同驱动，电机需要的转矩电流和励磁电流由2台变频器共同承担，因此采用特性下垂法控制2台变频器，实现协同工作。具体办法是在每台变频器速度环和磁通环里各加入特性下垂环节，其控制过程如图3所示。

图2 并联系统内部控制

图3 并联系统速度环控制

采用特性下垂法有以下优点：

（1）2台变频器之间没有控制信号连接线。

（2）2台变频器都以速度模式工作，具有相同的速度给定值。

（3）启动瞬间主机和从机环的速度均起作用，可以保证转矩的平均分配。

4 并联系统启、停机和DCS控制

4.1 并联系统启机和停机模式

并联系统变频器的启动和停止过程基本和单机变频器一致。图4是并联变频器的启动过程，2台变频器的就续信号都满足后，DCS同时向2台变频器发出启动指令，2台变频器均发出运行信号，启动结束。停止变频器的过程与启动顺序刚好相反，需特别注意停止指令应同时发给2台变频器。

4.2 DCS控制方案

并列运行的变频器如果任一台出现故障，应将另一台同时退出运行，双机并联变频器的DCS控制也遵循该原则。

4.2.1 变频器启动许可条件

（1）DCS收到2台变频器的就绪信号后允许启动变频器。

（2）K2与K4同时闭合时，不允许启动变频器，K2与K4之间应安装“五防锁”防止误合。

4.2.2 变频器（上级开关）跳闸条件

（1）DCS收到任一台变频器的跳闸信号，发命令跳2台变频器（上级开关）。

（2）若任一台变频器运行信号消失，DCS发命令跳2台变频器。

（3）若DCS判断任一台变频器上级6 kV开关跳闸，发命令跳2台变频器。

（4）正常手动操作：变频器运行时的操作为2台变频器上级开关同时跳闸；变频器退出运行时可分别跳闸。

图4 并联系统启机过程

5 并联系统的调试

并联系统变频器安装完成后需进行调试，其调试过程不同于单台引风机变频器。

（1）断开1号、2号变频器和引风机电机之间的连接，分别对1号、2号变频器进行空升压试验，以确保每台变频器均能正常运行。

（2）工频试转电动引风机电机单体，确认转向正确。

（3）断开2台变频器的连接，分别用1号和2号变频器拖动电动引风机电机转动，确认转向，分别检测2台变频器的相位，保证相位一致。

（4）1号、2号变频器并列运行，拖动电动引风机电机运转，就地检测变频器输入、输出相位一致。

（5）带负载运行，根据工艺要求调节速度。

6 结语

变频器并列运行技术有效解决了大容量、大电流电机调速的难题，变频器采用特性下垂法来实现协同控制，通过加装电抗器解决环流问题，避免了2台变频器同时损坏事件的发生，大大提高了设备运行的可靠性。

[1]宋庆国，祁承超，姚国顺，等.静止变频器并联运行的研究[J].电力电子技术，2001，35（2）∶26-28.

[2]刘美俊.变频器运行方式分析[J].电气开关，2002，40（3）∶1-2.

[3]高水华，彭佩怡，梅映新.多电机并联运行的应用研究[J].船电技术，2007，27（6）∶370-373.

[4]李遵基，姜萍，李济英，等.中压变频器在火电厂送风机控制中的应用[J].中国电力，2000，33（6）∶75-77.

（本文编辑：徐 晗）

Application of Dual System Paralleled Frequency Converter in 7 200 kW Induced Draft Fan

LU Jianhai
（Guodian Zhejiang Beilun No.1 Power Generation Co.，Ltd.，Ningbo Zhejiang 315800，China）

This article introduces capacity increase and frequency conversion transformation of induced draft fan in 1 000 MW power generating units；it expounds system configuration,control method，operation mode, control logic and commissioning process of the dual system paralleled frequency converter，providing reference for application of large capacity high voltage converter in power plant and other similar frequency converter transformation projects.

dual system；parallel；frequency converter；induced draft fan；application

TK223.26

B

1007-1881（2015）12-0058-03

2015-05-18

卢建海（1979），男，工程师，主要从事电厂设备管理工作。