中功率风机拖动电机电压等级的合理选择

摘

   要：本文着重探讨了中功率段（220KW-1500KW）风机合理选择其拖动电机电压等级

的技术经济意义。提出了中功率段
风机节能调速在目前阶段比较适用的

“独立供电变压器+低压变频器+低压中功率电机”方案

（高

-低压方案），并针对方案应用

低压中功率变频器需要注意的周边相关技术问题作了简要说明。
关键词：

 中功率 风机 变频调速   高-低压变频方案  低压变频器  电压等级

一、问题的提出
中功率等级的风机（

220KW-1500KW）在火力发电、冶矿、化工、建材等工矿企业有着大量

的应用。其中占很大部分的风机需要变工况运行。以往由于电机调速手段的落后，风机的变
工况（流量、压力）调节，主要采用出、入口导叶挡板调节、液力偶合机械调速、电磁滑差调
速、串级调速和

转子

回路串电阻等作为变工况运行的调节措施，这些调节方式不是耗能严重、

就是存在调节性能差、运行可靠性低等缺点，这已为业内从业人员为所广泛认同。近年来，
交流变频调速技术日趋成熟，并已成为大多数风机装置设计、运行人员的首选节能调速运行
方案。
作为一种高效调速节能技术手段，变频调速方案在低功率段（

220KW 以下）风机装置中得

到了日益广泛的应用，其主要得益于近阶段交流低压变频技术的日益成熟和其性价不断提
高，也由此给广大用户带来的良好的节能收益回报。相比较而言，中功率段风机由于我国电
网配电电压等级单一性，加之用电端功率

220KW 以上电机电压等级一般只有 6KV 或 10KV

可供选择（

3KV 已逐步淘汰），这就导致这个功率段的如果希望采用变频调速，只能采用

对应电压等级的高压变频装置。而国内市场上目前中功率段

6KV 和 10KV 的高压变频器的

单位功率价格一般要达到（

1500 ~2500 元/KW）左右，高出同等级功率的低压变频器的单

位价格（

300~500 元/KW）数倍之多；使中功率段的风机采用变频调速的成本甚高，一次

投入过高而回报期相对较长，成为了阻碍变频调速这一优势技术推广应用的价格势垒。从技
术层面来考察，高压变频器产品目前存在的技术程度复杂，技术成熟度不足特别是运行可
靠性方面有待成熟完善，用户对产品技术认识不足等原因，又使高压变频器的应用存在着
一定的技术势垒。这些均成为目前阶段高压变频技术在风机调速节能领域推广应用的主要制
约因素。
 
本文的主要目的是探讨如何通过合理的选择中功率段风机拖动电机系统的电压等级，从而
设计组合技术成熟、投资经济性性良好的中功率段风机变频调速。
 
二、中功率交流变频的电压等级的合理选择的技术经济意义
 1．交流低压变频是目前阶段成熟的技术
对于变频器而言，其工作电压的高低主要取决于变频器内

PWM 主回路逆变器件的耐压水

平。目前

690V 以下低压变频器主流型逆变器件一般采用的耐压水平 1200/1700V 的 IGBT 模

块。这个电压等级的

IGBT 技术目前已相当成熟稳定，并已被普遍作为低压逆变的主导器件

大量应用。由于几乎所有低压变频器的逆变主回路为同一设计类型，其输出功率等级由
IGBT 耐压和工作电流等级所决定。目前阶段，国内对 630KW 以下低压变频器的制造和供
货不存在任何问题；国外品牌的低压变频器普遍已达

800~1500KW 的功率等级，个别品牌

最大可达

2800KW。

 
低压变频器属于技术比较成熟的产品，国外应用低压变频器在风机调速运行的历史已有将
近

30 余年；国内在这方面的应用也有 20 年以上。根据某国外主流品牌低压变频器厂商介绍，