[转炉高压变频器维修技术的研究] 高压变频器维修工装

　　摘要：本文综述了高压变频器在攀钢提钒炼钢厂中的重要性，突出了高压变频器的点检、维修的技术难度。从高压变频器的基本原理、性能特点、关键部件、故障处理、安全操作方式、日常点检维护等方面阐述了高压变频器的技术知识，为研究高压变频维修技术打下了基础。
　　关键词： 高压变频器 功率单元 低损耗绝缘栅双极型晶闸管（IGBT） 脉冲宽度调制 脉冲幅度调制
　　一、引言
　　随着科学技术的迅猛发展，现代化企业的机器设备的自动化程度和精度越来越高，现代化企业的设备具有大型化、专业化、高速化、精密化、高智能自动化的特点，随之而来的设备专业知识和维修技术的难度相应提高，攀钢提钒炼钢厂也是如此，尤其是高压变频技术在钢厂的应用精度高、范围广，而点检、维修的技术难度大。
　　二、提钒炼钢厂高压变频器的应用范围
　　提钒炼钢厂采用了国内外等七大公司的高压变频技术，包括北京利德华福电气技术有限公司、日本东方日立、东方日立（成都）电控设备有限公司、美国罗克韦尔公司、美国罗宾康公司、法国阿尔斯通公司、深圳海力科，分别使用的高压变频器有：HARSVERT-A（11台）、DHVECTOL-DI03000/06B（1台）、东方日立（2台）、Power Flex7000(2台)、NBH（1台）、ALSPA MD2000（2台）、ZINVERT-A9H500/10Y（2台），主要用于攀钢提钒炼钢厂的大惯量除尘风机和水泵电机的控制。
　　三、转炉高压变频器在提钒炼钢厂使用中实际存在的问题
　　1、在转炉区域应用范围广：
　　主要用于7座转炉的一、二次除尘、脱硫Ⅰ-Ⅴ部除尘、老转炉地下料仓除尘的大惯量风机。
　　2、影响范围大：
　　影响7座转炉和5部脱硫的生产及环保。
　　3、使用的厂家多，维修技术难度大：
　　包括北京利德华福电气技术有限公司、日本东方日立、东方日立（成都）电控设备有限公司、美国罗克韦尔公司、美国罗宾康公司、法国阿尔斯通公司。
　　4、变频器的规格型号功率差异大，通用性差，备件组织难度大：
　　分别使用的高压变频器有：HARSVERT-A06/300( 07017)3000KW（1台）、HARSVERT-A06/170 1600KW（2台）、HARSVERT-A06/410 4000KW（1台）、HARSVERT-A06/220 1800KW（2台）、HARSVERT-A06/300( 07180) 800KW（1台）、DHVECTOL-DI03000/06B 3000KW（1台）、I07D022 3000KW（2台）、Power Flex7000 3500KW(2台)、NBH 3500KW（1台）、ALSPA MD2000 2040-690 2000KW（2台）。
　　5、使用年限久，部分关键备件已经更换多次，机旁储备大部分是修复件：
　　转炉区域的高压变频器大部分是在05、06年上线使用的，已经更换过多次功率单元、主控板、电源模板等关键备件，线下的大部分是修复件。
　　6、部分进口高压变频器运行显示界面是英文版本，这就要求点检、维护人员具有一定的专业英语水平，而现有的点检、维护人员的专业英语知识比较低，增加了设备点检、维护人员诊断、处理故障的难度。
　　7、高压变频器的结构原理复杂，专业知识性强，内部程序为厂家锁定，而现有的点检、维护人员的专业理论知识比较肤浅，只能处理简单的故障，而对于复杂的故障，只能凭经验或束手无策，这样增加了处理故障的时间。
　　8、高压变频器属于在高强度的电压下运行的设备，一般在6000伏以上，而现有的点检、维护人员对高压设备的性能了解甚少，这样在检修和维护时，存在着一定的安全风险。
　　四、认真学好高压变频器知识，研究高压变频器维修技术
　　1、了解并掌握变频器原理以及基本知识
　　1.1什么是变频器？
　　变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能的控制装置。
　　1.2变频器的基本结构
　　变频器是把工频电源变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。
　　1.3变频器的分类
　　变频器的分类方法有多种，按照主电路工作方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器；按照开关方式分类，可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器；按照工作原理分类，可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等；按照用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。
　　1.4 PWM和PAM的不同点是什么？
　　PWM是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调制方式。
　　PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脉冲幅度调制) 缩写，是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度，以调节输出量值和波形的一种调制方式。
　　1.5电压型与电流型有什么不同？
　　变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容；电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。
　　2、掌握高压变频器关键部件的系统原理及特点
　　2.1高压变频器功率单元结构原理
　　功率单元结构原理（图1），是由二极管整流的三相全控桥、低损耗绝缘栅双极型晶闸管（IGBT）逆变桥、电容器组等元件组成的控制回路，为基本的交-直-交单相逆变电路，通过对IGBT逆变桥进行正弦脉冲宽度调制（PWM）控制，可得到功率单元输出的PWM波形（图2）。每个功率单元结构一致，可以互换，而且当某个功率单元出现故障时，封锁该功率单元IGBT的触发信号，然后让旁路SCR导通，将这个功率单元隔离出去，而不影响其他功率单元的运行。