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HARSVERT-A高压变频器的小型化之路
2006年4月4日 11:50  来源:北京利德华福电气技术有限公司
    2001年,6KV/280KW变频器的总长是5.4米,用户为安装变频器的控制室的尺寸大费周折,最后把一间休息室腾出来摆放变频器。用户的为难也给我们的研发人员上了一课,不能光考虑设备的电气设计,还要结合现场对变频器的结构进行改进,不断满足用户的需要。到目前为止,6KV/400KW以下的产品总长已经控制在3.6米以内。

  在减小变频器外形尺寸的过程中,我们主要从以下几方面开展工作: 

  1、 提高干式变压器的绝缘等级,以减小变压器的尺寸。我们使用的干式变压器的绝缘等级最初是B级绝缘,后来提高到F级,目前的绝缘等级为H级。

  2、 提高功率模块的能量密度,减小功率模块的外形尺寸。如在1600KW-1800KW/6KV、2240KW-3000KW/10KV系列的高压变频调速系统中,我们在功率模块的结构形式上进行了大胆创新,开发出小体积、高性能的功率模块,使变频器的体积大大缩小。在改进以前,1600KW-1800KW/6KV系列高压变频调速系统的功率模块的外形尺寸为500×420×560mm,整个系统共有15个功率模块,这样功率柜的整体尺寸为3300×1200×2560mm。通过开发新型的散热器,使用新型的低功耗功率器件,并对功率模块内部的功率器件重新进行精心的布置,大大提高了功率模块的能量密度。改进后功率模块的外形尺寸缩减为335×420×560mm,整个系统还是15个功率模块,功率柜的整体尺寸缩减为2200×1200×2560mm,宽度方向减小1100mm,比改进前缩小了33%。通过采用同样办法,2240KW-3000KW/10KV系列高压变频调速系统的宽度方向尺寸缩小了1600mm,应该说,这是一个很大的进步。

  3、 提高功率模块的工作电压,通过减少功率模块的数量的办法,来减小体积。我公司使用的技术方案为单元串联多电平拓扑,通过多个低压功率单元的输出串联来获得高压。原来在6KV的系统中,我们使用460V的功率模块,每相有7个模块串联,整个系统共有21个模块。在解决了散热问题和对控制软件进行修改后,我们将690V的功率模块应用于6KV系统中,每相仅需5个功率模块串联即可。功率模块的减少一方面减少了系统的复杂程度,另一方面也大大减小了体积。

  4、 减小控制系统的占用空间,以减小体积。Harsvert高压变频器的控制系统最初单独安装在一面600mm宽的控制柜,通过对内部结构的合理改进,在没有减少任何功能的情况下,目前控制柜的宽度仅为300mm。研发系统的最终目标是将单独的控制柜取消,而将各部分控制元件分散安置在变频器的柜内,这样变频器的外形又将缩小300mm。

  5、 变频器的一拖一手动旁路柜是我公司的可选件,在大多数的现场是和变频器安放在一起的,为了进一步减少变频调速系统总体的尺寸,我们又投入研发力量,对旁路柜重新进行设计改进。目前用户如果需要一拖一手动旁路柜,变频器的总体尺寸比原来减少了600mm。 

   纵观市场上国内外厂家的同类产品,在高压变频器的功率柜部分,我公司产品的功率密度已经达到甚至部分超越了国外的同类产品,在激烈的竞争中,我们又稍稍领先了半步。

  当然,体积的小型化是我们永远追求的目标,我们需要不断的努力,以提供给用户更多更好的产品。 
 
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