铠甲勇士北淼x西钊逆雪:常规热连轧主传动交流变频调速系统_变频器与传动_工业自动化控制_文库_e-works中国制...

4、两种交流变频调速系统对比

    4.1.采用电力电子器件区别

　　交交变频：采用器件为晶闸管，是一种非常成熟的电力电子器件。

　　交直交变频：采用器件为IGBT、GTO、IGCT、IEGT等，为新型可关断器件，这些器件尚在不断改型与更新，使用经验不足，呈过渡性。

    4.2.控制方式区别

　　交交变频：采用全数字矢量控制方式。

　　交直交变频：采用脉冲调宽（PWM）全数字矢量控制或直接转矩控制方式。

    4.3 过载能力

　　交交变频：较大，能承受250%过载。特别是在低速时，具有并超过直流电机特性。

　　交直交变频：较小，通常为136%。要提高过载能力必须加大装置容量以满足最大出力。低速时（频率低于5赫兹）过载能力下降，一般要降低50%。

    4.4 速度范围

　　交交变频：一般最高使用频率为22Hz，高于22Hz系统特性变差， 适用于中、低速传动。因此用于轧机时，电动机的最高转速为660r/min。

　　交直交变频：适用于中、高速，最低使用频率为5Hz，频率过低时力矩脉动加大，出力降低。最高频率可达到100Hz，电动机的最高转速可达6000r/min。

    4.5 整流变压器容量

　　交交变频调速装置按变频电压峰值选择整流变压器，其容量约为电动机容量1.8～2倍;交直交变频调速装置选择整流变压器容量为电动机容量1.3～1.4倍。交交变频比交直交变频的变压器容量大，变压器铁损大即空载损耗大。

    4.6 所用电缆

    交交变频器输出电压低，工作电流大，电缆尺寸相应大;交直交变频器输出电压高，电缆耐压等级需要提高。

    4.7 电机

    交交传动配套的低速同步电机转动惯量大，总重量大，投资较高。

    4.8 冷却方式

　　交交变频：SCR元件正向压降小，仅为1.2-1.5V左右，由于元件损耗小，冷却方式可采用风冷。

　　交直交变频：换流元件正向压降大，通常为3.5-4V左右，由于元件正向压降与开关损耗大，通常无法采用风冷，必须采用水冷，因此必须附带水冷装置并使用大量二次循环冷却水。一次性投资建设费用较高，但冷却效果优良。

    4.9 功率因数

　　交交变频电机侧功率因数为1；但电网侧功率因数较低，通常为0.7以下，必须要无功补偿。需要配套SVC 无功补偿装置提高功率因数。交直交变频由于中间电容的作用，电机侧与电网侧功率因数均为1，无需无功补偿。

    4.10 谐波

　　交交变频：电网侧产生谐波较高，采用6脉波时通常谐波含量为8%左右，需要滤波装置。

　　交直交变频：电网侧谐波较低，通常谐波含量为4.5%左右，轧机有功冲击较大或电网短路容量较小时，也需要滤波装置。
    4.11 配套机械

　　交直交变频器输出频率高，电机转速高，为满足轧钢工艺要求需要配套减速机及水冷系统，增加了机械设备投资和建设安装费用;减速机体积大，影响工艺布置。

    4.12 变频器

　　交交变频器主要功率设备实现了国产化，国内制造商已经具有成功供货和工程应用经验，价格较低;大功率交直交变频器在较长一段时间内完全依靠进口，设备价格昂贵，维护费用较高。

    4.13 能耗

    交交变频器的风机和空调冷却以及SVC 的能耗较高于交直交变频器。

　　综上所述，我们可以看出：

　　1. 交交和交直交变频调速系统都是先进的、性能良好的调速方式，它们各有特点。都能满足大型热带轧机主传动的技术性能要求。

　　2. 交交变频技术，过载能力大，效率高，简单可靠，可以完全国产化是其显著优点。而交交变频频率低、速度低、功率因数低，需无功补偿等是主要缺点。它适用于大功率中、低速且过载能力大的轧机驱动，如：大型热带轧机、中厚板轧机和型钢轧机。

　　3. 交直交变频频率高、速度高、功率因数高，不需无功补偿过载是其主要优点，而其效率较低、过载能力差，使用经验不足，不能国产化，备件和技术服务问题大是其显著缺点。适用于大功率中、高速的风机、水泵及过载能力较小的轧机驱动，如：高速冷轧机、无缝钢管轧机。

5、结束语

　　从国内已投产和正在建设的大型热带轧机主传动系统来看 ， 交交变频调速系统无论技术还是数量上仍是主流。分析主要原因是：投资省、效率高， 过载能力强，可以完全实现国产化。我国轧机传动交交变频调速系统能取得长足进步，是因为依托了中国多年积累的晶闸管技术基础。国内交交变频调速技术上十分成熟， 已成功地解决了主传动调速系统很多关键技术，如：轧机传动的高精度和高动态响应;大功率交交变频器;交交变频同步电机设计与制造;交交变频对电网的动态无功、谐波计算与谐波治理;轧机的扭振计算与抑制等。但交交系统产生大量谐波对电网造成一定程度的污染，为此在电网质量要求较高的线路上要额外增加滤波及无功补偿装置，这项缺陷目前还不能完全克服。

　　目前传动领域需要大功率的交直交变频的国产化研制。交直交变频技术和设备以其优良的控制性能，较高的功率因数，良好的节电效果正逐步得到推广。随着高电压大功率的电力半导体器件GTO、IGCT、IEGT等功率元件性能提高，设备尺寸随之缩小，以及交交变频装置的输出频率低（最高频率小于1/2电网频率）、电网功率因素低、旁频谐波影响、需要SVC及占地大等因素的影响，新世纪的热轧带钢生产线主传动变频装置正由三电平电压型交直交PWM矢量控制变频装置或直接转矩控制变频装置所取代。