淺析高壓變頻器在電驅壓氣站中的應用

劉皓

（長慶輸油氣分公司，寧夏 銀川 750006）

淺析高壓變頻器在電驅壓氣站中的應用

劉皓

（長慶輸油氣分公司，寧夏 銀川 750006）

隨著電子技術的發展，我國開始愈加重視節約能源的問題。高壓變頻器是近來我國在高電壓機急需節能省電的背景下，開始進行的一項研究，而這一領域在我國進行的時間較短，因此有許多問題亟待解決。本文將首先介紹高壓變頻器的研究現況，再介紹高壓變頻器的分類，以及高壓變頻器在電驅壓電站中的應用。

高壓變頻器；電驅壓電站；電壓源型變頻器；電流源型變頻器

電子技術的迅速發展為電子器械的更新帶來了推動作用，并且近來我國對于由于國力的提升，也開始注重高新技術的發展，更加注意能源的節約問題。因此，舊式的高壓變頻就無法滿足日益提高的需求，需要作出改進，這種改進，就要以高壓變頻器的節能作為核心技術，進行細致的研究，并以在電驅壓電站中的應用方案作為實踐參考。

1 高壓變頻器的現況

高壓電機的節能減排具有較大的提升空間，為了節約能源，就要從高頻變壓器下手。而我國的高頻變壓器的研究起步較晚，國外的高頻變壓器的研究起步較早，因此兩者之間產生了較大的差距。國外的高壓變頻器從其拓撲結構和控制技術入手，已經設計出一種新型的高頻變壓器，極大提高了逆變器輸出質量［1］。并通過研究以往舊式高壓變頻器的缺陷，從需求下手，提高了變頻器運行的可靠性，提高了使用的安全性。相較之下我國的研究就落后了許多。不容置疑的是，高壓變頻器因其節能減排的作用，在高壓電機領域具有不可動搖的地位。但我國受限于落后的加工技術，國內能夠進行高質量加工的企業也是少之又少，無法滿足日益提高的市場需求。同時，這其中也有高壓變頻器的理論研究不足，無法推動實踐運用的因素在。因此，對高壓變頻器的研究應當更進一步，以理論推動實踐，以實踐更新理論。

2 高壓變頻器的的分類

2.1 電流源型變頻器

電流源型變頻器又可簡稱為CSI，其大多是采用負載換相式CSI，也稱為LCI。電流源型變頻器的一大特征是它將大電感應用為中間直流濾波環節，從而使得電流的保護的完成較為簡單方便，大多是在上下兩端的直流母線上分別連上一組同樣的濾波電抗器，以便其在短路的時候能夠受到相應的保護［2］。LCI的優勢在于它的操控方式很簡單，并且因為帶有和直流電動機非常相似的調速功能，所以在于電動機同步時，其功率因數較高。應用到一些大型的電器上時，LCI是一種不錯的選擇。但是與之對應的是，LCI的設計較為復雜，其系統設計和控制方案都有較高的要求，限制了它的應用領域，并且使得LCI的制作成本也隨之提高，更加降低了它的實用價值。所以電流源型變頻器雖然使用效率高，操控簡單，但是其制作成本和設計方案的復雜促使它注定無法大規模地使用。

2.2 電壓源型變頻器

電壓源型變頻器的簡稱是VSI，到現今為止應用得較為普遍的是單元串聯H橋多電平變頻器，也稱為CHB。電壓源型變頻器因其使用了串聯的輸出單元，使得它的輸出量大大提高，并且因為串聯的緣故，內部的各個功率單元實現了一定程度上的獨立性，也就不存在均壓過高的問題，某一功率單元損壞也不影響其他功率單元的使用，大大提升了機器的使用壽命，在維修方面比較方便。電壓源型變頻器小型電器上的使用較為普遍，能夠大大提高電器的使用效率，并且因為小型電器較多的緣故，使得電壓源型變頻器使用范圍大大提高。而電壓源型變頻器較低的制作成本和維修費用也使得廣范圍的使用成為了可能，但是在功率輸出方面，比電流源型變頻器要稍差一些。

3 高壓變頻器在電驅壓電站中的應用

3.1 電流源型變頻器的應用

電流源型變頻器的輸入功率較強，適用于大體型、大容量、高需求的高壓電動機，例如我國的西門子家電、天然氣長輸管道電驅壓電站等就非常適用。西門子家用電器的變頻器一般情況下設計功率是在70MW上下，較為高級的設計則可以達到100MW，甚至還可以高于這個數據。因此，其GL150的電流源方案應當使用在15MW或者以上的壓縮機工程中，共90多套。這些電驅壓電站的需求量很大，輸出功率低的變頻器跟不上它們的功率標準。但是相應的，高功率就標志著其變頻器在使用時會不可避免地發生附加加熱現象，即在工作中因輸出諧波引起的電動機工作熱量外的溫度提高［3］。此時的電動機不宜持續使用，應當對其進行將額，否則可能會產生過熱現象，提高了機器的使用壓力，降低了機器的使用壽命。

3.2 電壓源型變頻器的應用

這種變頻器提高了系統的整體輸出功率，而且由于串聯的方式，導致輸入諧波較低，因此小機械在使用這種變頻器時，不會出現電流源型變頻器的過熱現象［4］。例如東芝三菱的變頻器就是使用VSI，在設計時預計功率可達到100MW，因此較為合適的方案應當采用XL-85，才能做到25MW，而西二線中高于15MW的壓縮機則可大范圍使用。結構簡單，占地面積小，效率較高是它的優點。我國將其應用在川氣東送的管道工程上的沿線電驅壓氣站中，在節能方面，電壓源型變頻器起到了至關重要的作用。

4 結語

高壓變頻器對于節能有著非常重要的作用，有利于節省我國的能源資源，應當更加深入研究，研發出更加高效率低耗能的變頻器。現如今的高壓變頻器分為電流源型變頻器和電壓源型變頻器，前者用于大型電機，后者用于小型電機，兩者在其合適的領域才能發揮合適的作用，才能達到節約能源的目的，才能推動我國高壓變頻器發展。

［1］徐超，孟金嶺.淺析高壓變頻器在電驅壓氣站中的應用［J］. 甘肅科技. 2014（11）：78-82

［2］竺偉，王永紅，陳應敏.國產化高壓變頻器在天然氣長輸管線高陵壓氣站的應用［J］. 電氣傳動. 2014（08）：20-27

［3］竺偉，王永紅，陳應敏，高順華，呂開鈞.首套國產化25MVA高壓變頻器在天然氣長輸管線的應用［J］. 變頻器世界. 2013（12）：127-129

TM921.51

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1003-5168（2015）11-139-01