工业光纤在高压变频器中的应用_0

2019-06-12 11:38

背景

在冶金、化工、电力、市政供水和采矿等行业广泛应用的泵类负载,占整个用电设备能耗的40%左右,电费在自来水厂甚至占制水成本的50%。这是因为:一方面,设备在设计时,通常都留有一定的余量;另一方面,由于工况的变化,需要泵机输出不同的流量。

随着市场经济的发展和自动化,智能化程度的提高,采用高压变频器对泵类负载进行速度控制,不但对改进工艺、提高产品质量有好处,又是节能和设备经济运行的要求,是可持续发展的必然趋势。对泵类负载进行调速控制的好处甚多。从应用实例看,大多已取得了较好的效果(有的节能高达30%-40%),大幅度降低了自来水厂的制水成本,提高了自动化程度,且有利于泵机和管网的降压运行,减少了渗漏、爆管,可延长设备使用寿命。

高压变频系统

图1 高压变频图框

单元串联多电平PWM电压源型变频器,采用若干个低压PWM变频功率单元串联的方式实现直接高压输出,该变频器对电网谐波污染小,谐波输入电流很低,输入功率因数高,不必采用输入谐波滤波器和功率因数补偿装置。如以6kV的输出电压等级为例,如图2,电网电压经过二次侧多重化的隔离变压器降压后向功率单元供电,功率单元为三相输入、单相输出的交一直一交PWM电源型逆变器结构。将相邻功率单元的输出端串接起来,形成Y联结构,实现变压变频的高压直接输出,供给高压电动机。

图2 6KV变频器电路拓扑结构图

图3 功率单元原理图

工业光纤的应用

在高压变频系统中,我们认识到在控制单元柜部分的信号主要是弱电,但整个系统工作环境较为恶劣、传输距离不确定(较远),存在各种高压电信号。如果采用纯粹的铜线进行传输,则需要面临各种干扰、升压、降压、损耗大、易腐蚀等问题,从而导致可靠性低、实用性低、资源浪费等结果。采用工业光纤则很好的解决上面的各种问题,所以光纤通信必然会成为以后通信的主要方式。系统信号传输示意图:

图4 光纤传输示意图

工业光纤通过将电信号转变为光信号的这个方式,解决了采用铜线传输中的变压、损耗、干扰等问题,其主要应用在控制柜和变频功率单元柜的的通信。

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