摘要：随着变频器技术的发展，变频调速技术在火电厂中的应用越来越广，在节能降耗和安全运行方面发挥的作用越来越大，通过对设备改造前后的对比，显示出采用变频技术对提高电厂经济效益起到的显著作用。
关键词：变频技术；火电厂；运用
目前，国外电厂的耗电量指标明显要低于国内，在国外电厂中风机、水泵基本都已具有速度调节功能，而在我国除了少量的汽动给水泵、带液力耦合器的给水泵具有一定的速度调节功能，其他大型水泵、风机大多还是沿用传统方法，用具有调节性能的阀门、挡板来调节设备出力。变频技术是一项高效的调节速度技术，通过频率的有效控制来实现转速的控制，从而对电器输出功率进行调节，可以节约电能。变频技术已广泛应用于我国冶金、石油、化工和电力等众多行业，降低企业的用电量，实现了企业的良性发展。
1 变频器的工作原理
1.1变频器的调速原理
依照电机学基本原理，其电机转速应满足下列关系：n=60f（1-s）／p=no（1-s），其中，f为电机运行频率，p为电机的极对数，s为滑差，no=60f／p，电机同步转速n0和电机运行频率成正比，对电机供电频率，进行调节，能够改变电机实际的转速，其滑差s与负载相关，当负载越大时，滑差就相应增加，因此电机实际转速也会随着负载增加而有所下降。
1.2变频器的结构原理
在无谐波的高压变频器里，使用多个低压的脉宽调制（PWM）的变频功率单元按照串联方式进行直接高压输出的实现，而电网的电压经过多重隔离变压器的降压之后，进行功率单元的供电，其功率单元是三相输入，进行单相输出交直流的脉宽调制PWM电压源型为逆变器结构，把相邻的功率单元输出端进行串联，并形成Y型的接线结构，从而实现高压变频的直接输出，进行高压电动机的供给。以6kV的输出电压为例，在每相中，由五个690V的额定电压功率单元进行串联而成，其输出相的电压最高能够达到3450V，而线电压能够达到6kV左右，对每相功率单元输出电压的等级或者串联的个数进行改变，就能实现不同的电压等级高压输出，并且每个功率单元均是由输入变压器中的一组副边进行供电，变压器的二次绕组间及功率单元间是相互绝缘的，二次绕组所采用的是延边三角形的接法，以实现多重化，从而达到减少谐波电流输入目的。
2 变频技术的主要特点
2.1变频技术的优缺点
（1）变频技术的优点
直接优点：通过改变电机的电压和频率，使电机的速度可以无极调节。
间接优点：（1）节能。风机、泵类等设备传统调速方法是通过调节挡板、阀门开度来调节给风量和给水量，其输入功率大且大量能源消耗在挡板、阀门截流过程中。使用变频调速时，如果流量要求减小，通过降低泵或风机的转速即可满足要求，降低电耗；另外还可实现软启动节能、功率因数补偿节能；（2）提高生产设备自动化程度。在满足客户通用需求的前提下，通过扩展设计可以灵活地满足客户个性化要求、行业性要求、各种复杂高精度传动要求。
（3）变频技术的缺点
变频器价格较昂贵，其占地面积比较大，在使用初期要消耗企业大量资金；运行时会产生较多热量，因此要增加放置变频器的建筑物，以及相应的通风冷却设备；变频器内部结构复杂，故障率偏高；在使用过程中会产生辐射干扰、传导干扰，对附近的仪表、仪器等设备有一定干扰，需要采取相应的抗干扰措施。
2.2改变电机转速的其他方法
（1）降压
降压的方法应用于电机转速的改变过程中，其优点是操作比较简单，不用特别复杂的流程就能完成电机转速的改变，但是其反应速度不是很快，而且会消耗大量的电能，增加企业成本，这种方法可应用于如鼠笼式电机和单相交流电机中。
（2）滑差电机
这种方法应用于改变电机的转速，可实现对电机转速的有效调节，调节效率高。但如果运用不当会给电机带来不良的影响，会破坏电机的性能，使电机产生故障，减少电机使用年限。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这种方法可应用于绕线式电机和单相交流电机中。
（3）其他
另外还有改变磁极对数、改变转差率、液力耦合器等几种方法。
3 变频技术在火电厂运行中的运用情况
3.1火电厂节能中的变频器技术应用分析
在火电厂中，变频器应用大多仅突出了变压器、高频电压器及高压电机所组成的控制回路里的多半个环节，可对控制系统里高压变频器的位置及应用作用并没有系统说明，这就可能让变频器降为挡风板来使用，或者影响到高压变频器功能，使得变频器应有作用没有发挥出来，通常火电厂水泵及风机位置不同的时候，进行变频节能改造后的节能效果往往也不一样的，火电厂的水泵配置及风机大多为250kW以上高压的电动机，其变频的流量节能应用均为高压变频器技术，在生产流程里，风机及水泵所处位置不同，与变频器技术所组成控制系统的跟踪目标不同，所产生节能效果也就不一样了，在这个流程里，循环水泵里的冷却水因受到气候及发电负荷等影响，其冷却水温就有变化，还会对冷凝器里的冷凝压力产生影响，波及到汽轮机效率及出力，从而影响发电机效率及出力。其循环水泵及高压变频器所组成控制系统要跟踪的为冷凝器冷凝压力，从而克服气候变化及发电负荷可能会对发电效率产生影响，以保持变工况下发电机的高效率运行。因控制系统可以依据气候变化及发电出力进行冷却水量的自动调节，冷却泵能耗又很低，这样就可以实现发电系统高效的运行了，还能得到最大节能效果。引风机与变频器所组成控制系统，主要跟踪的是锅炉炉膛中的负压恒定，从而确保大气压力及发电变负荷在气候变化的时候，能够高效燃烧，以确保发电的高效运行。送风机、蒸汽用量的传感器、变频器及煤量的传感器所组成复合的控制系统，主要跟踪的为锅炉燃烧风煤比，当大气压力及发电变负荷在气候发生变化的时候，锅炉能够高效燃烧，保证发电系统能够高效运行。送风机及引风机变频的流量控制系统均为定压的变流量系统，也是水泵及风机节能里最常用模式。
3.2双脉宽调制PWM技术应用发展
在交流、直流及交流电压型的变频器主电路的输入通常是经过三相不控桥式的整流器不断给中间的直流环节滤波电容进行充电，并通过脉宽调制PWM控制的逆变器向交流电动机进行输入，这种电路的成本是比较低的，可靠性高，结构也简单，可同时也造成网测的谐波污染，功率的因数较低，并且没法实现能量循环的再利用。要消除谐波污染及功率因数提高，就要实现电动机四象限的运行，提高变频器的技术成为主要问题。新型功率因数的变流器及PWM整流技术开发研究，引起了国内外广泛关注。让电网输入电流靠近正弦，并且功率因数尽量达到1，就能够有效解决污染问题，甚至是彻底解决。PWM整流器及逆变器不用附加任何电路，就可以实现功率系数近似于1，以消除谐波的污染，让能量能够进行双向地流动，从而方便电机的四象限运行，不论何种场合，均能够让电机较快达到要求，其动态响应的时间比较短。在双PWM的控制技术原理中，电机在拖动的状态情况下，能量在交流电网中，通过整流器的中间滤波进行电容充电，而逆变器通过PWM进行下降能量控制并传送给电机，电机在减速的运行状况下，就在负载的惯性作用下处于发电状态，再生的能量通过逆变器的开关元件，以及续流的二极管给中间的滤波器电容进行充电，
并让中间的直流电压升高。通过PWIvl对整流器中的下降能量进行控制，并向交流电网反馈，从而完成能量双向地流动。另外，在PWM整流器的闭环控制下，电网电流和电压同相位同频，以提高系统功率因数，并消除网侧的谐波污染，这种双PWM的控制技术和原有变频器统一的结构是不一样的，运用PWM的整流器及逆变器能够有效提高系统的功率因数，且实现电机四象限运行，从而达到高质量的能量回馈，提高火电厂节能效果。
4 结束语
火电厂建设初期为降低造价，一般不大规模使用变频技术；已投产的火电厂通过技改使用变频技术，主要是考虑节能降耗，减少设备耗电量，或实现参数的精确控制，使工艺流程具有更高的可操控性，并在一定程度上延长设备使用寿命和提高可靠性，从而不断提高机组的经济性。随着国家对火电厂环保排放、节能降耗工作越来越重视，标准、要求不断提高，变频技术在环保排放、节能降耗、系统工艺流程参数精确控制等领域将有着更加广阔的应用空间，因此，对变频技术在火电厂运行中的运用进行探究是很有必要的。
参考文献
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论文作者:王晓峰,宋建华
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/8
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