隨著我國環境的污染越來越嚴重，能源的日益匱乏，這就需要鋼鐵企業減少能源的消耗，發展低碳、環保的節能生產技術。高壓變頻器采用了變頻調速技術，針對風機電動機的降損與增效有明顯效果，所以不銹鋼管廠采用高壓變頻技術對其節能減排具有十分重要的意義。本文首先探討了高壓變頻器的工作特點，分析了高壓變頻器的具體工作原理，最后闡述了高壓變頻器在煉鋼廠中的具體節能應用，希望給業內人士帶來一定的幫助。
隨著我國社會經濟的不斷發展以及能源的日趨匱乏，人們為了生存，逐漸開始重視節能技術的使用。對于節能技術的使用，怎么樣實現低能耗與高效率的完美結合是一個永久的話題，同時也是解決當前能源危機的唯一途徑。針對不銹鋼管廠而言，節約能源是重點工作之一，在電氣的節能當中，變頻器是關鍵設備之一。因為鋼鐵企業負載當中具備眾多的風機以及水泵，它們在工作當中常常需要速度變化，高壓變頻器的使用很好的符合了該特征，滿足了鋼鐵企業對于高壓大容量電機的節能要求。
1. 高壓變頻器工作特點
a. 波形完美
高壓變頻器輸入的諧波符合我國的規定，它對諧波進行抑制的重要方式就是設計多重化的輸入變壓器，然后形成多脈沖整流。從理論方面來說，針對36脈沖整流而言，其中35次及其以下的諧波可以進行自動抵消。比如，某單位變壓器當中二次繞組包含18個，使用三角形連接方式開展連接，可以得到6個不相同的相位組，電角度差10度，二極管整流線路總共可以形成36脈波，對于當中的諧波開展檢測，其畸變率遠遠低于要求的標準，在沒有使用濾波器的條件下，其THD是2%。
b. 具有較高的輸入功率因數
干擾變頻器輸入功率因素的關鍵是其中間的直流環節，針對電壓源型而言，其中間的直流環節是電容，電容會給電機帶來無功電流，跟電網之間是沒有無功交換的，可以確保比較高的功率因數；針對電流源型而言，它需要電網跟電機之間進行無功功率的交換，高功率因素很難被保障，而且如果電機的負荷減少的時候，功率因素也會隨之減少。在高壓變頻器的中間流程中，使用的是電壓源型的電容，所以，輸入功率因數是比較高的。
c. 單元旁路功能
在高壓變頻器當中，假如有一個單元出現故障，與該單元對應的相將不會有電壓輸出，使得電機缺相工作，該種情況是絕對不允許出現的。所以，可以在高壓變頻器中加入單元旁路功能，它的工作原理是如果某單元產生故障之后，該單元會讓相對應的旁路接觸器作為旁路導通，自身不參加工作，變頻器還可以正常運行。旁路時間在250ms以內，從物理層面而言，這一時間段完全可以把故障單元旁路掉。與此同時，高壓變頻器當中還運用了中性點漂移技術，可以確保三相線電壓的平衡。
d. 中性點漂移
高壓變頻器的單元旁路功能可以確保變頻器的正常工作，然而在故障單元被旁路以后，相對應的電壓容量將會降低，使得變頻器可以達到的最大速度在一定程度上被降低。所以，應該對電機的有效電壓進行更好地控制。變頻器在沒有單元故障的前提下，可以給電機帶來100%的電壓；如果某單元被旁路，那么輸出的電壓就不會再平衡，所以，考慮到單元的星形點是不斷變化的，與此同時，這些星形點沒有跟電機的中性點相連接，能夠對單元電壓的相位角開展調整，進而獲得平衡電機電壓，該種方式相當于在單元電壓的指令矢量當中增加零序分量，被稱之為中性點漂移。
2. 基本原理
a. 功率模塊結構
功率模塊是基本的交一直一交單相逆變電路，整流側是二極管三相全橋，通過針對IGBT逆變橋開展正弦PWM控制，可以獲得單相交流輸出。每一個功率模塊構成和電氣性能是完全相同的，能夠進行互換。
輸入側是由移向變壓器對每一個功率模塊進行供電，移向變壓器的副邊繞組能夠分成三組，結合模塊串聯級數以及電壓等級，通常由24、30、42、48脈沖系列等組成多級相互疊加的整流方法，能夠在很大程度上改進網側的電流波形，使其負載條件下的網側功率因素靠近1，不需要任何諧波抑制裝置以及功率因數補償。因為變壓器副邊繞組的獨特性，使得每個功率單元的主回路保持獨立，類似于常規低壓變頻器，方便采取當前的最新技術。
輸出側每一個單元的U、V輸出端子互相串接而構成星形接法給電機供電，利用對每一個單元的PWM波形開展重組，可以得到結題正弦PWM波形。該種波形的正弦度剛剛好，dv/dt比較小，對于電機以及電纜的絕緣沒有損壞，不需要輸出過濾波器，就能夠增加輸出電纜的長度，可以直接用在普通電機上。與此同時，電機的諧波損耗大大降低，消除負載機葉片以及軸承的振動。
如果某一個功率模塊產生故障的時候，利用控制使得輸出端子短路，可以把該單元旁路退出系統，變頻器就可以降額運行，這樣一來可以防止許多場合之下的停機造成的損失。
b. 控制器
控制器是由人機操作界面、PLC以及高速單片處理器所構成的。其中人機操作界面具備三種配置：嵌入式工控機界面、標準操作界面、工控PC機界面，用戶可以結合需求開展選取。單片機進行PWM的控制。人機操作界面能夠解決用戶現場與高壓變頻調速系統的接口問題，實現友好的全中文監控界面，運用起來十分便捷，同時能夠進行網絡化控制以及遠程監控。內置PLC是用在柜體內開關信號的邏輯處理，能夠跟用戶進行靈活的現場接口，滿足用戶的需求。
控制器跟功率單元之間使用的是光纖通信技術，高壓部分與低壓部分可以進行可靠徹底的隔離，系統具備非常好的安全性能，同時具備優質的抗電磁干擾性能，在很大程度上提升可靠性。此外，在控制電源掉電的時候，控制器可以通過配置的UPS繼續供電，使得變頻器能夠持續運行。
3. 高壓變頻器在不銹鋼管廠中的實際應用
在不銹鋼管廠當中，經過電爐煉鋼的主要材料就是一些鐵合金、渣料以及廢鋼等，在電爐冶煉、加料以及出鋼等過程當中會帶來一些污染。特別是在冶煉的氧化期間，會產生眾多的氧氣，含有非常大濃度的煙塵，煙氣的溫度也是最高的。所以，在設計電爐除塵系統的時候，一般都是結合這短時間的最大排煙量來確定的。在全部的煉鋼過程當中，吹氧期占據比較大的比例，在該段時間當中，風機處在高負荷運行當中，相比較來說，其他時段的風機處在低工況運行中。
在浙江不銹鋼管廠電爐除塵系統改造過程當中，系統的重要參數包含：選取的除塵風機電機的型號是YKK800-8，它的額定電壓是10000V，額定電流是127A，額定轉速是747r/min，額定功率是1800kW。結合電爐煉鋼的不同時段設置三種不同頻率，把煉鋼階段的信號傳輸到高壓變頻器，在高壓變頻器接收信號之后，結合不同時期的要求進行頻率的調整，不但可以確保除塵的效果，而且熱量也不會被帶走。
綜上所述，本文對高壓變頻器的具體特征、工作原理以及在不銹鋼管廠中的節能應用開展了探討。在本文中可以看到，高壓變頻器的使用可以實現比較好的節能作用，在系統改造之后可以給不銹鋼管廠節省眾多的能源投入，減少了煉鋼的成本。
