產品與解決方案/PRODUCT AND SOLUTIONS
少用電 用好電 再生電 存儲電 防爆電
解決方案
4.8MW高壓變頻電源在伊朗水泵測試臺中的應用
1前言
伊朗古稱波斯，經濟實力較強，伊朗經濟以石油開采業為主，為世界石油天然氣大國，地處世界石油天然氣最豐富的中東地區石油出口是經濟命脈，石油生產能力和石油出口量分別位于世界第四位和第二位，是石油輸出國成員。伊朗的石油化工、鋼鐵、汽車制造業發達，還有電子工業、核工業、計算機軟硬件業。伊朗國土絕大部分在伊朗高原上，是高原國家，海拔一般在900-1500米之間，大部分地區被沙漠覆蓋。
阿拉克是伊朗中西部城市，舊稱“素丹阿巴德”，位于扎格羅斯山區一個山口的東側，古姆西南120公里，為伊朗南北縱貫鐵路與向西通往伊拉克的公路的交叉點。附近為農業區，產葡萄、水果、谷物。有地毯、毛紡織、火柴、甜菜糖等廠。
2用戶設備情況
阿拉克機械廠是為伊朗一家生產中高端大中型泵銷售、研發的產品制造商，阿拉克機械廠水泵測試系統為新上系統，高壓變頻器為阿拉克機械廠水泵測試系統的重要組成部分，用于對各種電壓等級，各種功率的電機及水泵在不同頻率段進行溫升，震動，流量，轉速，壓力，揚程等多種性能指標測試，然后將測試好的電機和水泵配套出售。
水泵測試系統的主要組成部分為蓄水池，供水管道，調節閥，增壓泵，低壓變頻器（控制增壓泵），高壓變頻器（控制被測泵），測試臺，被測電機及水泵，測試儀及變送器，控制室等。
圖1阿拉克機械廠用戶現場
圖2 控制室照片
圖3 增壓泵現場照片
經過客戶多方考察，反復對比，選定了新風光電子科技股份有限公司生產的JD-BP37-4800F（4800 kW /6kW）變頻電源作為水泵測試的供電電源。
技術參數如下：高壓變頻電源設備輸入電壓6kV，輸出電壓1100V－6000V范圍內的無極調壓；輸出電流的范圍為0－346A；頻率范圍為輸出電壓范圍內的任一電壓可0－72Hz可調。
3 風光高壓變頻電源控制系統基本參數
高壓變頻電源系統JD-BP37-4800F基本參數如表1所示。
表1 風光高壓變頻電源基本參數 | ||
序號 | 名 稱 | 參數 |
1 | 型式及型號 | 高-高方式、JD-BP37-4800F |
2 | 技術方案 | 多電平串聯、電壓源型、高高方式 |
3 | 輸入電壓（kV） | 6 |
4 | 輸出電壓（kV） | 0～6kV/3kV/2300V/1100V |
5 | 輸出電流（A） | 346 |
6 | 額定輸入頻率/允許變化范圍 | 45-55Hz |
7 | 對電網電壓波動的敏感性 | +10%~-10%滿載輸出；降低35%以內降額連續運行；輸入電壓波動到額定電壓65%以下或突然停電在3秒內恢復可立即再啟動 |
8 | 變頻電源效率 | >96％(額定輸出時，含變壓器) |
9 | 輸入側功率因數 | >0.96（20％負載以上） |
10 | 控制方式 | 多級正弦PWM控制 |
11 | 整流形式 | 二極管全橋整流 |
12 | 逆變形式 | IGBT單相逆變 |
13 | 過載能力 | 120％1min，150%立即保護 |
14 | 模擬量信號(輸入)規格及數量 | 工業標準信號：4～20mA 1路 |
15 | 模擬量信號(輸出)規格及數量 | 工業標準信號：4～20mA 2路 |
16 | 防護等級 | IP31 |
17 | 操作鍵盤 | 人機界面 |
18 | 界面語言 | 簡體中文 |
4高壓變頻電源系統介紹
此次改造選用1臺JD-BP37-4800F型的變頻電源，額定電壓6kV，額定電流346A，額定功率4800kW，額定容量6000kVA。
JD-BP37系列高壓變頻電源是新風光電子科技股份有限公司生產的新一代矢量控制高壓變頻供電系統，該系統采用直接“高-高”變換形式，為單元串聯多電平拓撲結構，主體結構由多個功率模塊串聯而成，從而由各組低壓疊加而產生需要的高壓輸出，它對電網諧波污染小，輸入諧波畸變小于3%，直接滿足IEEE519-1992的諧波抑制標準，輸入功率因數高，不必采用輸入諧波濾波器和功率因數補償裝置；輸出波形質量好，輸出電壓諧波畸變小于2%，不存在諧波引起的電機附加發熱和轉矩脈動、噪音、輸出dv/dt、共模電壓等問題，不必加輸出濾波器，就可以使用普通的異步電機。
JD-BP37系列高壓變頻電源由開關柜、變壓器柜、功率柜和控制柜組成，外觀如圖4所示，主回路拓撲如圖5所示。
圖4 高壓變頻器現場安裝情況
圖5 高壓變頻電源系統拓撲結構
4.1電源系統拓撲結構
變頻電源裝置0-6kV輸出，每個系統共有15個功率單元，每5個功率單元串連構成一相，其系統結構如圖6所示。
圖6變頻電源系統結構示意圖
4.2功率單元
每個功率單元分別由輸入變壓器的一組副邊供電，功率單元之間及變壓器二次繞組之間相互絕緣，二次繞組采用星形折邊接法，實現多重化，以達到降低輸入諧波電流的目的。每個功率單元結構上完全一致，可以互換，為基本的單相逆變電路，整流側為二極管三相全橋， IGBT逆變橋的控制方式為PWM控制，并且有自動單元旁路功能，大大提高系統運行的可靠性。
4.3功率柜
柜內主要對功率單元進行組合，通過每個單元的U、V輸出端子相互串接而成星型接法給電機供電，通過對每個單元的PWM波形進行重組，得到非常好的PWM波形，dv/dt小，可減少對電纜和電機的絕緣損壞，無須輸出濾波器就可以輸出電纜長度很長，電機不需要降額使用。
4.4控制柜
控制器采用32位高速DSP芯片，精確的算法保證電機達到較優的運行性能。彩色嵌入式人機界面提供友好的全中文監控和操作界面，同時可以實現遠程監控和網絡化控制?？刂破靼ㄒ慌_內置的PLC，用于柜體內開關信號的邏輯處理，以及與現場各種操作信號和狀態信號(包括DCS/RS485//Modbus)的協調，并且可以根據用戶的需要擴展控制開關量?？刂破髋c功率單元之間采用光纖通訊技術，低壓部分和高壓部分完全可靠隔離，系統應具有極高的安全性，同時具有很好的抗電磁干擾性能。
4.5變壓器柜及風機
主要包括為功率單元供電的移相變壓器，輸入側的電壓、電流檢測器件，以及溫度檢測器件溫控器。變頻電源功率柜頂部和變壓器柜頂部所配冷卻風機。干式變壓器繞組底部也配有冷卻風機，由溫控儀檢測變壓器繞組溫度進行控制。
4.6上位機接口清單
上位機接口清單如圖7所示。
圖7上位機接口清單
5改造的過程
先把變頻電源系統安裝到位，進行主回路線路改造，然后將變頻電源控制系統及單機高壓調試正常，接著進行操作臺的固定安裝，連接操作臺與變頻電源之間的連線，調試操作臺與變頻電源的信號傳遞，正常后把變頻電源和操作臺進行統調。帶重載調試是改造中的重點部分。整個改造工程流程圖如下：
（1）高壓變頻電源的安裝；
（2）系統主回路的連接；
（3） 高壓變頻電源控制電調試；
（4）高壓變頻電源單體高壓調試；
（5）操作臺本體的安裝及調試；
（6）高壓變頻電源與操作臺之間的連接及信號調試；
（7）水泵測試系統初步統調；
（8）變頻水泵測試系統重負載調試；
（9）水泵測試變頻系統正常運行。
6 高壓變頻電源在水泵測試臺使用效果
該設備2016年8月自投運以來，變頻電源運行穩定，用戶非常滿意，改造達到了預期目的，大大提高了水泵測試實驗自動化水平，測試實驗非常方便。
圖8 公司服務人員與用戶現場合影留念
（1）新風光電子公司生產的JD-BP37－4800高壓變頻電源所有部分裝在配電柜內，不需要另外的電抗器、濾波器等設備裝置。體積小，結構緊湊，安裝簡單，現場配線少，調試周期短，投入生產快。
（2）高壓變頻電源的運行參數及各種指示在觸摸屏均有顯示。
（3）電源帶有標準通訊接口，上位機可以通過通訊完全集控變頻電源。
（4）變頻電源非常方便實現測試各種電機水泵測試需求，只需設定相應的參數即可，可任意拖動6kV/3kV/2300V/1100V等電壓等級，不超過450A電流，0-72Hz水泵完成測試各種實驗。
7 結束語
風光牌JD-BP37系列高壓變頻電源在伊朗阿拉克機械廠水泵測試系統的成功應用，不但為用戶創造了顯著的經濟效益和社會效益，而且也證明了新風光公司高壓變頻器在領域內的技術先進性和質量可靠性，為新風光公司贏得了更多的品牌美譽度。同時，提高了水泵測試系統的自動化水平，值得大力推薦和應用。
