4 变频器低电压穿越能力测试结果
变频器低电压穿越能力测试包括低电压穿越改造前的实测及改造后的验证试验。在测试过程中,电压暂降至额定值90%、持续60s工况下被测变频器均能正常工作,下面仅介绍另外两种工况试验结果。
如图1所示,某厂给煤机变频器运行至33Hz,当发生交流输入电压暂降至额定值20%、持续0.5s工况时,直流母线电压在前120ms内逐渐下降,变频器交流输出电压也随之下降,但变频器仍能保持正常的PWM波形输出;当直流母线电压下降至约360V后,变频器闭锁输出,直流母线电压基本保持360V不变,且交流输出电压迅速下降;当交流输入电压恢复至额定值后,直流母线电压恢复至正常值,交流输出电压保持零不变。如图2所示,某厂给煤机变频器运行至33Hz,当发生交流输入电压暂降至额定值60%、持续5s工况时,直流母线电压随交流输入电压同比下降,由570V左右快速下降至344V,此时变频器交流输出电压逐渐趋近于零;当交流输入电压恢复至额定值后,交流输出电压保持零不变。值得注意的是,图2中直流母线电压下降过程中同样维持了短时的正常输出,随着电压的进一步下降,变频器闭锁输出。
由以上两种工况的试验结果可知,在发生低电压穿越后,由于直流母线电容的存在,变频器可在极短时间内保持输出,但是变频器的设计并没有考虑较长时间电压暂降,变频器为保护自身,会闭锁输出,进而引起锅炉停炉、机组停机等严重后果。
图3为变频器加装抗低电压扰动设备后,运行至33Hz,在发生厂用母线电压暂降至额定值20%、持续0. 5s时电压波形。此时,由于电压暂降,抗低电压扰动设备直流输出(480V)大于变频器直流母线电压,因此抗低电压扰动设备输出直流电压至直流母线,由抗低电压扰动设备提供电能供给输出,变频器保持正常运行。由于抗低电压扰动设备输出直流为480V,低于正常运行时直流母线电压570V,因此交流输出比正常运行时略低。在交流输入电压恢复正常时,变频器转换为正常交流供电。
由图3、图4可知,在发生低电压穿越期间,通过抗低电压扰动设备输出直流至变频器直流母线,可保证逆变环节交流输出正常工作,进而保证辅机变频器及机组正常工作。在电压恢复正常后,抗低电压扰动装置恢复热备用状态,由变频器进线交流正常供电。
图4为变频器加装抗低电压扰动设备后,变频器运行至33Hz,在发生厂用母线电压暂降至额定值60%、持续5s时电压波形。此波形与图3类似,在发生电压暂降时,由抗低电压扰动设备输出480V直流进行支撑,以确保变频器工作正常。
5 结束语
通过阐述电厂厂用电低电压产生原因,结合变频器结构及其低电压保护设置,分析了变频器低电压穿越问题的根本原因,并介绍了目前变频器低电压穿越测试技术、改造方案及相关注意事项。对比改造前后的试验结果可知,通过加装抗低电压扰动设备,可保证在发生低电压穿越时变频器直流母线电压维持正常值,进而确保机组及电网的安全稳定运行。