2007年9月16日，利德華福自主研發(fā)生產(chǎn)的第一臺5600kW/10kV無速度傳感器矢量控制高壓變頻器在國內(nèi)某鋼鐵集團公司順利投入生產(chǎn)運行，此項目是目前我公司功率等級最大的高壓變頻器在現(xiàn)場的成功應(yīng)用，它的投運標志著利德華福產(chǎn)品技術(shù)邁上了一個新的臺階，改變了5000kW以上大功率高壓變頻設(shè)備由少數(shù)國外企業(yè)所壟斷的市場格局。前言利德華福5600kW/10kV無速度傳感器矢量控制高壓變頻器用于拖動某鋼鐵廠的帶燒風機，帶燒風機是鐵廠燒結(jié)車間燃燒小車工作時的主抽風機。主抽風機既是燒結(jié)線的心臟，又是工藝中主要的耗能大戶。主抽風機電機功率5600 kW。對主抽風機進行變頻拖動改造的目的有兩個，一是通過改造降低系統(tǒng)啟動的難度，二是通過改造達到節(jié)能降耗。系統(tǒng)采用利德華福的HARSVERT－VA10/410無速度傳感器矢量控制高壓變頻器拖動帶燒風機，不再保留原來水阻柜降壓啟動方案。我們?yōu)橛脩籼峁┝藘煞N啟動方案以滿足用戶的不同工況要求，一是正常啟動，即采用V/F技術(shù)讓電機在零速時正常啟動，采用該參數(shù)設(shè)置可以滿足絕大部分情況下的工況要求。且V/F控制輸出波形幾近正玄波，通過界面畫面觀察，輸出波形沒有高頻諧波。二是旋轉(zhuǎn)啟動，選用該參數(shù)設(shè)置即采用矢量控制啟動方案。該方案是一種全工況下的應(yīng)用方案，可以滿足電機零速及正向旋轉(zhuǎn)時的順利啟動，矢量控制技術(shù)減少了原飛車啟動時對電機的機械沖擊。兩種啟動方法均能把電機啟動電流限制在額定電流以下。產(chǎn)品技術(shù)成熟，投運一切順利2006年5月29日，利德華福3400kW/6kV高壓變頻器在山西漳山電廠投運時，公司對此項目投入了相當多的精力、人力和物力，五大系統(tǒng)全力出動并配合，先在現(xiàn)場多次調(diào)研，然后擬定可行性施工方案，再召開公司內(nèi)各系統(tǒng)會議，在分析項目可行性的基礎(chǔ)上，對從設(shè)計到生產(chǎn)再到施工等各方面做全面計劃和縝密安排，最后保證了項目的順利投運。如今，利德華福有著1200多臺的銷量以及與此相匹配的技術(shù)成熟度、生產(chǎn)和服務(wù)經(jīng)驗，所以，5600kW/10kV無速度傳感器矢量控制高壓變頻器無論是設(shè)計、生產(chǎn)、安裝，還是調(diào)試和投運，一切都顯得既平常，又順利。負責該項目的技術(shù)指導(dǎo)——利德華福副總工劉軍和覃正清均表示：我們的產(chǎn)品技術(shù)已經(jīng)很成熟了，調(diào)試前沒有過多的擔憂，調(diào)試時也如我們所料，一切都很順利，各項指標均正常，各項功能也都得到了驗證，用戶也很滿意。同時，9月底，該產(chǎn)品還通過了國家電控配電設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心的檢驗，由其出具了權(quán)威型式試驗報告。利德華福5600kW/10kV無速度傳感器矢量控制高壓變頻器集產(chǎn)品的所有特點于一身，它的順利投運，代表了利德華福高控制性能產(chǎn)品的所有技術(shù)和功能在功率等級最大、電壓等級最高的產(chǎn)品上得到了驗證，反應(yīng)了利德華福產(chǎn)品的整體技術(shù)實力以及工程技術(shù)服務(wù)配套能力。新一代產(chǎn)品，融合多項技術(shù)和功能利德華福交流變頻調(diào)速產(chǎn)品，以高可靠的高壓大電流驅(qū)動、高性能交流電機矢量控制以及高效的能量回饋技術(shù)為主要技術(shù)特征，實現(xiàn)了更高調(diào)速性能、更大功率等級和更高可靠性，從而使國產(chǎn)高壓變頻調(diào)速產(chǎn)品的技術(shù)實力、品牌形象和競爭力得到提高，應(yīng)用范圍更廣，將為國產(chǎn)高壓變頻器在與國外產(chǎn)品的市場較量中贏得更為有利的市場競爭局面。（1）高壓大電流驅(qū)動技術(shù)交流調(diào)速產(chǎn)品的功率容量等級是衡量高壓變頻器生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)實力的重要指標。誰能做出更可靠、更大功率的產(chǎn)品，誰就有更廣闊的市場和更強大的競爭力。此前，5000kW以上的大功率高壓變頻器由少數(shù)國外企業(yè)所壟斷，如ABB、西門子、羅賓康和羅克韋爾等，而利德華福5600kW/10kV高壓變頻器的問世打破了這一壟斷。利德華福大功率半導(dǎo)體器件驅(qū)動技術(shù)、高效的功率模塊散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計、以及成熟可靠的高壓變頻器生產(chǎn)品質(zhì)工藝技術(shù)，是它成功運行的保證。（2）矢量控制技術(shù)矢量控制是高性能交流電機控制方式的一種。異步電機的矢量控制基于電機的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，將定子電流分解為轉(zhuǎn)矩電流和勵磁電流，分別予以控制，它不僅控制電流的大小，而且控制電流的相位，大大提高了動態(tài)性能。與常規(guī)恒壓頻比控制方式相比，具有啟動轉(zhuǎn)矩大、動態(tài)響應(yīng)好、調(diào)速精度高、調(diào)速范圍寬等優(yōu)異性能。利德華福高壓變頻調(diào)速產(chǎn)品，采用高速數(shù)字信號處理器（DSP）作為主控制芯片，不管是否安裝了速度傳感器，都能實現(xiàn)高性能異步電機矢量控制。另外，還具有異步電動機參數(shù)自動整定、高壓掉電恢復(fù)自動重啟和旋轉(zhuǎn)啟動等實用輔助功能。目前，利德華福產(chǎn)品異步電機無速度傳感器矢量控制性能指標為：調(diào)速范圍100:1；穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速精度0.5%；動態(tài)轉(zhuǎn)矩響應(yīng)時間小于200ms；啟動轉(zhuǎn)矩不低于150%額定轉(zhuǎn)矩。在調(diào)速精度、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)要求更高的場合，安裝速度傳感器后，還可進一步提高變頻器的控制精度。在高性能傳動控制系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速和位置控制一般都需要在電機軸上安裝速度編碼器。速度編碼器的引入不僅增加了成本，降低了系統(tǒng)的可靠性，還存在安裝的問題。利德華福高壓變頻器產(chǎn)品驅(qū)動異步電機時，無需安裝復(fù)雜且不易維護的測速裝置，僅需對輸出三相電壓、兩相電流進行檢測，即可根據(jù)預(yù)先自動測定的電機模型，進行異步電動機的磁通和轉(zhuǎn)矩解耦控制，實現(xiàn)低速大轉(zhuǎn)矩負載啟動運行和高性能控制。無速度傳感器矢量控制可以獲得改進的低速運行特性，變負載下的速度調(diào)節(jié)能力亦得到改善，同時還可獲得高的啟動轉(zhuǎn)矩，這在高磨擦與慣性負載的啟動中有明顯的優(yōu)勢。（3）異步電機參數(shù)自動整定異步電機矢量控制性能的好壞受電動機參數(shù)的影響較大。而電動機參數(shù)是根據(jù)電動機空載、堵轉(zhuǎn)試驗的結(jié)果再用公式進行計算求出。實現(xiàn)矢量控制的前提是正確設(shè)定電動機等效電路的參數(shù)，亦即逆變器與電動機參數(shù)必須匹配成為一對一的整體。利德華福高壓變頻器可對異步電機自動進行電機學(xué)堵轉(zhuǎn)試驗和空載試驗，實現(xiàn)電機參數(shù)的自動整定。（4）高壓掉電恢復(fù)自動重啟功能在某些用戶場合，給高壓變頻器供電的工頻電源可能會發(fā)生短時電壓跌落或缺失，為了盡可能不影響正常生產(chǎn)，在設(shè)定時限內(nèi)，當工頻電源恢復(fù)時，利德華福高壓變頻器能自動快速識別并跟蹤當前電機轉(zhuǎn)速，恢復(fù)正常運行。（5）異步電機旋轉(zhuǎn)啟動功能旋轉(zhuǎn)啟動功能適用于將已經(jīng)旋轉(zhuǎn)的異步電機盡可能快地與高壓變頻器連接，并繼續(xù)平穩(wěn)地工作，對負載或速度帶來盡可能小的影響。利德華福高壓變頻器在旋轉(zhuǎn)啟動模式下，接到啟動命令后，開始識別電動機的轉(zhuǎn)速，使高壓變頻器的初始輸出與旋轉(zhuǎn)的電機在頻率和相位上保持同步，然后在當時的轉(zhuǎn)速下與電動機進行電氣連接，并平滑地運行到設(shè)定的頻率。這樣就避免了過流跳閘的可能，并縮短電動機到達設(shè)定頻率的時間。由于電動機是在自身的旋轉(zhuǎn)速度下與高壓變頻器進行平滑連接，然后按斜坡加速到指定的速度，在整個過程中幾乎沒有或很少產(chǎn)生機械沖擊，減小了對用戶生產(chǎn)的影響，提高了生產(chǎn)效率。（6）先進的能量回饋技術(shù)電動機在發(fā)電狀態(tài)下回饋到直流母線的能量處理方式可分為使用制動電阻消耗掉和將能量回饋到電網(wǎng)兩種，在需要頻繁的啟動、制動及礦井提升機的場合，使用制動電阻將會消耗大量的能量，效率低下，生產(chǎn)成本提高。而一般的高壓變頻器由于使用二極管整流，能量無法反饋至電網(wǎng)，只能將電能白白浪費掉。利德華福新一代高壓變頻器可在功率單元內(nèi)選裝能量回饋裝置，通過整流側(cè)快速實時的電壓電流控制，可實現(xiàn)負載制動能量反饋回交流電網(wǎng)，其優(yōu)勢為： 功率單元整流側(cè)輸入功率因數(shù)高，可近似為1。 整流側(cè)電流諧波含量低，電網(wǎng)無諧波干擾。 高壓變頻器可四象限運行，應(yīng)用范圍廣。 節(jié)電效果更顯著，高壓變頻器整體效率更高。（7）高效的散熱技術(shù)高壓電動機在工礦企業(yè)中一般都應(yīng)用在比較關(guān)鍵的場合，所以用戶對高壓變頻器產(chǎn)品的可靠性非常關(guān)注，而散熱問題直接影響高壓變頻器的可靠性。雖然高壓變頻器的效率非常高，一般可達95％以上，但由于設(shè)備功率大，在正常工作時仍要產(chǎn)生大量的熱量，所以高壓變頻器熱能處理成為制約其向更高功率發(fā)展的瓶頸之一。在超大功率高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中，普通的風冷技術(shù)已不能滿足散熱的要求。利德華福新一代高壓變頻器可根據(jù)用戶需求，為用戶設(shè)計空-水冷卻系統(tǒng)，空-水冷卻系統(tǒng)（簡稱空冷器）是一種利用高效、環(huán)保、節(jié)能的冷卻系統(tǒng)，其外形及原理如圖1 所示。從高壓變頻器出來的熱風，經(jīng)過風管連接到內(nèi)有固定水冷管的散熱器中，散熱器中通過溫度低于33℃的冷水，熱風經(jīng)過散熱片后，將熱量傳遞給冷水，變成冷風從散熱片吹出，熱量被循環(huán)冷卻水帶走，保證了高壓變頻器控制室內(nèi)的溫度恒定 。
圖1 空-水冷卻系統(tǒng)原理圖 空水冷卻系統(tǒng)的優(yōu)點： 設(shè)備安裝簡單、快捷； 設(shè)備使用壽命長、故障率低、性能可靠； 設(shè)備的運營成本低； 室內(nèi)密閉冷卻、干凈衛(wèi)生，無需慮網(wǎng)清洗、維護量低； 事故情況下可采用通風冷卻，不影響設(shè)備安全，可靠性高； 冷卻功率留有裕量。（8）同步電機控制對于同步電機，由于電樞反應(yīng)電勢的存在，在負載轉(zhuǎn)矩不同時，需要的勵磁電流也不相同，因此需要對勵磁電流進行自動調(diào)節(jié)。對于恒壓頻比控制的同步電機，可直接測量其定子側(cè)功率因數(shù)或者無功功率，對勵磁電流進行調(diào)節(jié)：當功率因數(shù)或者無功功率超前時，適當降低勵磁電流；當功率因數(shù)或無功功率滯后時，適當增加勵磁電流。利德華福新一代高壓變頻器可驅(qū)動同步電機調(diào)速，并具有輸出功率因數(shù)閉環(huán)控制功能，能自動調(diào)節(jié)勵磁電流，使同步電機運行在用戶設(shè)定的功率因數(shù)附近。結(jié)束語利德華福新一代高壓變頻器具有豐富的功能和靈活的電機控制方式，能適應(yīng)大部分高中低端高壓大容量交流調(diào)速場合，可廣泛應(yīng)用于電力、冶金、石化、市政供水和采礦等行業(yè)，還能適應(yīng)低速大轉(zhuǎn)矩、重載啟動及需要能量回饋的場合，如球磨機、傳送帶、礦井提升機、絞車等，應(yīng)用場合十分廣泛，能滿足用戶最大的需求，自投入現(xiàn)場運行以來，性能穩(wěn)定可靠，獲得用戶高度評價。以5600kW/10kV無速度傳感器矢量控制為代表的利德華福新一代高壓變頻器的順利投運，增強了國內(nèi)用戶對國產(chǎn)產(chǎn)品的信心，確立了我公司在大功率、高性能、高電壓產(chǎn)品技術(shù)上的領(lǐng)先地位，表明了利德華福矢量控制技術(shù)進一步走向成熟。利德華福新一代產(chǎn)品的高性價比，必將在高壓變頻調(diào)速領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用，隨著利德華福綜合品牌實力和核心競爭力的逐步提升，公司將在節(jié)能、環(huán)保領(lǐng)域大顯身手，將國產(chǎn)高壓變頻器事業(yè)做大做強，成為行業(yè)的領(lǐng)頭人！