供水与污水 | 有源滤波器增强了变速驱动器的性能

多年来，英国Chertsey水处理厂的四台高扬程水泵，一直都是由675伏电压下500千瓦12脉冲变速驱动器来控制的。但是，这些驱动器现已相当老旧，越来越不可靠且难以维护。厂主Affinity Water觉得这些旧驱动器在能效方面已远远落后于与现代同类产品，是时候更换驱动器了。

对于更换后的变速驱动器有以下三点关键性的要求。第一，尽可能提供最佳的能效；第二，符合G5/4谐波要求；第三，适用于某些绝缘性能不符合IEC 60034-25标准曲线B而使用690伏变频器的泵电机。

Affinity Water先生对市场进行调研，寻求合适的驱动器解决方案，最后将选择范围缩小到两项产品。一是Danfoss公司的带有有源谐波滤波器（VSD）的VLT AQUA驱动器，另一个是应用了有源前端（AFE）技术的驱动器。

有源滤波器

Danfoss有源滤波器的一个主要优点，是它们与驱动器的供电并行相连，电机电流不通过它们，因此损失远低于传统滤波器。因为在传统滤波器中，电机电流必须通过一个或多个电感。

另一个优点是电机电压不会因为使用了滤波器而受到影响，相反，使用AFE驱动器通常会使电压提高10％左右。此外，万一有源滤波器失效，驱动器仍可以继续工作，就像滤波器并没有连在电机的电流通路中一样。

Chertsey水处理厂的高扬程水泵。

额定功率高于90千瓦的Danfoss VLT AQUA驱动器，装有回道冷却系统，与传统设计的驱动器相比，前者使得所需要的风扇冷却能量减少了90％。这就意味着需要的风扇数量更少，因此节省了驱动风扇所需的能量，还能节省系统使用寿命期内更换空气过滤器的成本。

成本比较

为了帮助Affinity Water，Danfoss公司的工程师们对二者的运行成本进行了详细比较。结果表明，每台Danfoss 400kW VLT AQUA驱动器的损耗比AFE的损耗少9.6千瓦。

假设四台泵里有三台通常都保持运转，那么，Danfoss驱动器每年可节省168,192千瓦时电能。假设每千瓦时电能的成本为0.10英镑，每年就可节省能源成本16,820英镑，在20年的使用寿命里可节省336,380英镑。同期二氧化碳排放量可减少1,776吨。

这次的分析使Affinity Water决定采用Danfoss解决方案，并选择了Saftronics控制系统公司作为系统建设者，Saftronics公司在满足供水行业的需求方面具有长期的实践经验。

项目选择了IP20版驱动器，这种驱动器在用于Affinity 675 v供电系统中时，其额定功率为400千瓦。驱动器安装在由Saftronics设计和制造的两个新的电机控制中心内，并且还联合应用了du/dt滤波器来保护这些泵电机，因为这些电机的绝缘材料最初并不是为了使用变速驱动器而设计的。

高效的冷却

每个新的电机控制中心包括两台驱动器和两台du/dt滤波器。驱动器的布局有利于实现高效的回道冷却。因此只需8台冷却风扇，相比之下，传统驱动器则大约需要24台风扇。为尽可能充分利用有限的空间，他们将有源谐波滤波器安装在现有的控制面板中。

Chertsey水处理厂的Danfoss VLT AQUA驱动器。

建造好控制面板并对其进行测试后，Saftronics将新设备运送到工作现场，进行安装并投入使用。Saftronics与Affinity Water全力合作，尽量使安装和调试对水处理工作的影响减小到最低程度。

新型Danfoss VLT AQUA变速驱动器已经运行了两年，一直保持良好的工作性能。它们实现了对泵的准确、可靠的控制，谐波电平轻而易举地就达到了G5/4要求，而且初步测量结果表明将来一定能实现预计的节能。

相比于为该项目提供的另一套解决方案来说，预计Danfoss VLT AQUA变速驱动器在20年的使用寿命期内，将节省30万英镑以上的运行成本。