随着我国环境的污染越来越严重，能源的日益匮乏，这就需要钢铁企业减少能源的消耗，发展低碳、环保的节能生产技术。高压变频器采用了变频调速技术，针对风机电动机的降损与增效有明显效果，所以不锈钢管厂采用高压变频技术对其节能减排具有十分重要的意义。本文首先探讨了高压变频器的工作特点，分析了高压变频器的具体工作原理，最后阐述了高压变频器在炼钢厂中的具体节能应用，希望给业内人士带来一定的帮助。
随着我国社会经济的不断发展以及能源的日趋匮乏，人们为了生存，逐渐开始重视节能技术的使用。对于节能技术的使用，怎么样实现低能耗与高效率的完美结合是一个永久的话题，同时也是解决当前能源危机的唯一途径。针对不锈钢管厂而言，节约能源是重点工作之一，在电气的节能当中，变频器是关键设备之一。因为钢铁企业负载当中具备众多的风机以及水泵，它们在工作当中常常需要速度变化，高压变频器的使用很好的符合了该特征，满足了钢铁企业对于高压大容量电机的节能要求。
1. 高压变频器工作特点
a. 波形完美
高压变频器输入的谐波符合我国的规定，它对谐波进行抑制的重要方式就是设计多重化的输入变压器，然后形成多脉冲整流。从理论方面来说，针对36脉冲整流而言，其中35次及其以下的谐波可以进行自动抵消。比如，某单位变压器当中二次绕组包含18个，使用三角形连接方式开展连接，可以得到6个不相同的相位组，电角度差10度，二极管整流线路总共可以形成36脉波，对于当中的谐波开展检测，其畸变率远远低于要求的标准，在没有使用滤波器的条件下，其THD是2%。
b. 具有较高的输入功率因数
干扰变频器输入功率因素的关键是其中间的直流环节，针对电压源型而言，其中间的直流环节是电容，电容会给电机带来无功电流，跟电网之间是没有无功交换的，可以确保比较高的功率因数；针对电流源型而言，它需要电网跟电机之间进行无功功率的交换，高功率因素很难被保障，而且如果电机的负荷减少的时候，功率因素也会随之减少。在高压变频器的中间流程中，使用的是电压源型的电容，所以，输入功率因数是比较高的。
c. 单元旁路功能
在高压变频器当中，假如有一个单元出现故障，与该单元对应的相将不会有电压输出，使得电机缺相工作，该种情况是绝对不允许出现的。所以，可以在高压变频器中加入单元旁路功能，它的工作原理是如果某单元产生故障之后，该单元会让相对应的旁路接触器作为旁路导通，自身不参加工作，变频器还可以正常运行。旁路时间在250ms以内，从物理层面而言，这一时间段完全可以把故障单元旁路掉。与此同时，高压变频器当中还运用了中性点漂移技术，可以确保三相线电压的平衡。
d. 中性点漂移
高压变频器的单元旁路功能可以确保变频器的正常工作，然而在故障单元被旁路以后，相对应的电压容量将会降低，使得变频器可以达到的最大速度在一定程度上被降低。所以，应该对电机的有效电压进行更好地控制。变频器在没有单元故障的前提下，可以给电机带来100%的电压；如果某单元被旁路，那么输出的电压就不会再平衡，所以，考虑到单元的星形点是不断变化的，与此同时，这些星形点没有跟电机的中性点相连接，能够对单元电压的相位角开展调整，进而获得平衡电机电压，该种方式相当于在单元电压的指令矢量当中增加零序分量，被称之为中性点漂移。
2. 基本原理
a. 功率模块结构
功率模块是基本的交一直一交单相逆变电路，整流侧是二极管三相全桥，通过针对IGBT逆变桥开展正弦PWM控制，可以获得单相交流输出。每一个功率模块构成和电气性能是完全相同的，能够进行互换。
输入侧是由移向变压器对每一个功率模块进行供电，移向变压器的副边绕组能够分成三组，结合模块串联级数以及电压等级，通常由24、30、42、48脉冲系列等组成多级相互叠加的整流方法，能够在很大程度上改进网侧的电流波形，使其负载条件下的网侧功率因素靠近1，不需要任何谐波抑制装置以及功率因数补偿。因为变压器副边绕组的独特性，使得每个功率单元的主回路保持独立，类似于常规低压变频器，方便采取当前的最新技术。
输出侧每一个单元的U、V输出端子互相串接而构成星形接法给电机供电，利用对每一个单元的PWM波形开展重组，可以得到结题正弦PWM波形。该种波形的正弦度刚刚好，dv/dt比较小，对于电机以及电缆的绝缘没有损坏，不需要输出过滤波器，就能够增加输出电缆的长度，可以直接用在普通电机上。与此同时，电机的谐波损耗大大降低，消除负载机叶片以及轴承的振动。
如果某一个功率模块产生故障的时候，利用控制使得输出端子短路，可以把该单元旁路退出系统，变频器就可以降额运行，这样一来可以防止许多场合之下的停机造成的损失。
b. 控制器
控制器是由人机操作界面、PLC以及高速单片处理器所构成的。其中人机操作界面具备三种配置：嵌入式工控机界面、标准操作界面、工控PC机界面，用户可以结合需求开展选取。单片机进行PWM的控制。人机操作界面能够解决用户现场与高压变频调速系统的接口问题，实现友好的全中文监控界面，运用起来十分便捷，同时能够进行网络化控制以及远程监控。内置PLC是用在柜体内开关信号的逻辑处理，能够跟用户进行灵活的现场接口，满足用户的需求。
控制器跟功率单元之间使用的是光纤通信技术，高压部分与低压部分可以进行可靠彻底的隔离，系统具备非常好的安全性能，同时具备优质的抗电磁干扰性能，在很大程度上提升可靠性。此外，在控制电源掉电的时候，控制器可以通过配置的UPS继续供电，使得变频器能够持续运行。
3. 高压变频器在不锈钢管厂中的实际应用
在不锈钢管厂当中，经过电炉炼钢的主要材料就是一些铁合金、渣料以及废钢等，在电炉冶炼、加料以及出钢等过程当中会带来一些污染。特别是在冶炼的氧化期间，会产生众多的氧气，含有非常大浓度的烟尘，烟气的温度也是最高的。所以，在设计电炉除尘系统的时候，一般都是结合这短时间的最大排烟量来确定的。在全部的炼钢过程当中，吹氧期占据比较大的比例，在该段时间当中，风机处在高负荷运行当中，相比较来说，其他时段的风机处在低工况运行中。
在浙江不锈钢管厂电炉除尘系统改造过程当中，系统的重要参数包含：选取的除尘风机电机的型号是YKK800-8，它的额定电压是10000V，额定电流是127A，额定转速是747r/min，额定功率是1800kW。结合电炉炼钢的不同时段设置三种不同频率，把炼钢阶段的信号传输到高压变频器，在高压变频器接收信号之后，结合不同时期的要求进行频率的调整，不但可以确保除尘的效果，而且热量也不会被带走。
综上所述，本文对高压变频器的具体特征、工作原理以及在不锈钢管厂中的节能应用开展了探讨。在本文中可以看到，高压变频器的使用可以实现比较好的节能作用，在系统改造之后可以给不锈钢管厂节省众多的能源投入，减少了炼钢的成本。
