(山东恒邦冶炼股份有限公司冶炼三公司综合部 264100)
摘要：大型电动机是一种重要的机械设备，对其进行变频改造，能够有效降低能耗，使经济指标得到改善。不过，如果盲目使用变频装置，可能会造成谐波注入电网的危害，导致电能质量发生恶化。基于此，可以使用高压变频装置，借助移相变压器，实现多重化输入模式，减少谐波注入问题。同时能够使网侧功率因数提高，在电力行业中应用广泛，可以发挥出良好的效果。
关键词：大型电动机；变频；技术改造
前言：在电力行业中，对大型电动机采取变频技术改造，能够符合节能降耗的发展形势。能够有效减少由于涉及或运行方式而引起的电能资源浪费现象，降低运营成本，提高经营效益，促进技术进步。不过，变频装置的应用，必然会造成电网谐波产生，对电网及电气设备安全经济运行造成影响，可能不利于客户正常用电生产。所以，变频技术改造中要注意谐波注入电网的问题。通过有效措施减少谐波干扰，保证运行稳定安全。
一、变频装置谐波问题探讨
在大型电动机当中，变频装置的应用，虽然能够达到高效、节能的转变，不过也会在电网中注入很多谐波，在电网中吸收无功功率，导致电能质量恶化。而使用高压变频装置移相变压器，能够偏移一二次测线电压相位，将一次侧谐波消除，隔离电网部分及整流部分[1]。另外，能够叠加多个低压输出，形成高压输出转变，满足抵押功率元器件的使用需求，降低了变频器件的成本。
（一）高压变频器的结构分析
在高压变频器系统当中，18个相同功率单元模块共同构成主回路，其中1组为6个模块，分别与高压回路三相对应，移相变压器提供单元模块供电。在三相输入触及绕组中，应用Y形接法，次级绕组中，应用三角形延边接法。次级绕组可以分成3个群组，每个群组中分别包括了6个移相组，移相角分别是0°、±10°、±20°、30°，相邻之间各自相差10°。
（二）移相变压器延边三角形技术
基于不同的绕组界限方式，可以将移相变压器划分成顺延形式和逆延形式两种[2]。变压器二次侧绕组，线电压相位超前或滞后一次侧绕组电压相位一个角度α。顺延移相变压器当中，一次侧采取星形接线，二次侧采取延边三角形接线。其中一次侧绕组匝数为N1、二次侧绕组分成了匝数为N2、N3的两个部分。二次侧线电压超前一次侧线电压角度α。对线电压定量分析，绕组匝数和角度α之间存在一定的关系。根据已知条件，变压器二次侧绕组线电压相位，超前一次侧绕组线电压相位一个角度α，一次侧绕组匝数是N1、二次侧绕组匝数是N2、N3，一次侧线电压为VAB、二次侧线电压为Vab。可以得出
（N2＋N3）＝1/2sin（α＋π/6）×（VAB/Vab）。采用相同的方法，能够计算出逆延移相变压器变比为n＝N1/（N2＋N3）＝1/2sin（α－π/6）×（VAB/Vab）。
（三）移相变压器降低谐波原理分析
根据不同的主电路工作方式，可以将变频器划分为电压型、电源型。在电压型变频器当中，使用二极管构成整流部分。在电流型变频器中，使用晶闸管构成整流部分[3]。在电压型变频器整流部分电路中，包含了二极管6个，分别在各自自然换向角导通。基于傅里叶变换能够得出，a相电流不但具有基波分量，同时也有高次谐波6m±1次。
ωt。以这种方式表示a相电流，能够将正序及负序加以区分，其中正序是前两项，负序为最后一项。当移相变压器一二次侧电压之间，不存在相位差，同时变比是1，那么二次侧电压或电流行一次侧变换，就是二次侧表达式。而如果移相变压器一二次侧电压之间，存在相位差，那么如果二次侧电压或电流超前一次侧电压或电流α，所有二次侧正序电压或电流，向一次侧变换，需要滞后α，二次侧负序电压或电流，向一次侧变换，需要超前α。再结合之前的计算和分析能够得知，在36脉波整流的应用当中，一次侧电流只有基波、36k±1次谐波，而最低次谐波为35次。
二、网侧功率因数问题探讨
正弦电路当中，电路有功为一个周期内平均功率。非正弦电路中，由于存在谐波，有功功率为功率及功率因数定义都与正弦电路一致，如果不考虑电压畸变的情况，电压还是正弦波，电流是非正弦波，则非正弦有功功率为P＝UI1cosφ1，其中，I1代表了电流基波分量有效值，cosφ1代表了位移因数，即基波功率因数。经过计算能够得出，在所有高次谐波电流中，正弦电压下，有功功率都是0。在三相桥式不可控整流电路当中，电流基波分量有效值，和电流有效值比值，位移因数都是1，因此基波因数会对功率因数产生直接的影响。如果在三相桥式不可控整流电路中，拥有足够大的电感，则电流为平直的Id，则a相电流中不但具有基波分量，同时还有6m＋1次高次谐波。不过，在实际电压型变频器当中，为了使冲击电流得到抑制，可以使用充电电阻或电感串接，能够使电流波形更为平缓，对于维持电路正常运行比较有利。整流电路中，实际上a相电流并不是平直的，通过傅里叶变换，能够得到a相电流中有6m±1次高次谐波，不过电流基波有效值及高次谐波有效值均有所不同。由于谐波次数越大的情况下，其有效值在基波电流有效值当中的占比就会越小，因而就能够看出，应用过移相变压器具有明显的优势。例如，使用36脉波整流，在一次侧电流中，在有基波电流的同时，也有35次最低次谐波。而在35次谐波当中，有效值在几波电流有效值当中的占比很小。所以，基波因数能够得到明显提升。对比一次侧功率因数，其数值也非常大。因此应用移相变压器，不但能够将高次谐波消除，也能够实现网侧功率因数的提升。
三、结论
大型电动机的应用中，积极开展变频技术改造，可以取得显著的节能降耗效果。对变频装置大量安装，整流系统向电网馈送谐波电流，导致电压波形发生较大畸变，进而对供电网络电能质量产生影响。而使用高压变频装置，通过移相变压器多重化输入模式，可以有效减小谐波，确保电力系统满足规范标准要求，效果十分理想。
参考文献：
[1]于凤银,杨巍,于凤燕.往复活塞式空压机变频控制的技改方法[J].工业仪表与自动化装置,2016,13(2):92-94.
[2]孙玉新,宋大龙,徐魁.变频器在热电厂锅炉节能技改中的应用浅析[J].建筑工程技术与设计,2017,22(11):179-179.
[3]马永卫.煤矿胶带输送机变频调速系统技术改造的设计与实际应用[J].科技资讯,2018,16(31):63-65.