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变频与传动——高压变频器原理及运用

发布时间:2021-10-12 08:59:13 来源:英亚体育app下载

  电机是工业生产中首要的耗电设备,高压大功率电动机的运用更为杰出,而这些设备大部分都存在很大的节能潜力。所以大力发展高压大功率变频调速技能具有年代的必要性和迫切性。

  现在,跟着现代电力电子技能和微电子技能的迅猛发展,高压大 功率变频调速设备不断地老练起来,本来一向难于处理的高压问题,近年来经过器材串联或单元串联得到了很好的处理。其运用领域和规模也越来越为广范,这为工矿企业高效、合理地运用动力(尤其是电能)供应了技能先决条件。

  单元串联多重化电压源型高压变频器运用低压单相变频器串联,补偿功率器材IGBT的耐压才干的缺乏。所谓多重化,便是每相由几个低压功率单元串联组成,各功率单元由一个多绕组的移相阻隔变压器供电,用高速微处理器完成操控和以光导纤维阻隔驱动。但其存在以下缺陷:

  a)运用的功率单元及功率器材数量太多,6kV体系要运用150只功率器材(90只二极管,60只IGBT),装 置的体积太大,重量大,装置方位和基建投资成问题;

  c)一个单元损坏时,单元可旁路,但此刻输出电压不平衡中心点的电压是起浮的,形成电压、电流不平衡,然后谐波也相应的增大,牵强运转时终 究会导致电动机的损坏;

  e)由于体系中存在着变压器,体系功率再进步不容易完成;移相变压器中,6kV 三相6绕组×3(10kV时需12绕组×3)延边三角形接法,在三相电压不平衡(实际上三相电压是不可能肯定平衡的)时,发生的内部环流,必将引起内阻的 添加和电流的损耗,也相应的就形成了变压器的铜损增大。此刻,再加上变压器的铁芯的固有损耗,变压器的功率就会下降,也就影响了整个高压变频器的功率。这 种状况在越低于额外负荷运转时,越是显着。10kV时,变压器有近400个接头、近百根电缆。在额外负荷时功率可达96%,但在轻负荷时,功率低于90%。

  该系列变频器选用传统的电压型变频器结构。中性点钳位三电平PWM变频器的逆变部 分选用传统的三电平方法,所以输出波形中会不可避免地发生比较大的谐波重量,这是三电平逆变方法所固有的。因而在变频器的输出侧有必要装备输出LC滤波器才 能用于一般的鼠笼型电机。相同由于谐波的原因,电动机的功率因数和功率、乃至寿数都会遭到必定的影响,只要在额外工况点才干抵达最佳的作业状况,但跟着转速的下降,功率因数和功率都会相应下降。

  多电平+多重化高压变频器。多电平+多重化高压变频器的原意是想处理高压IGBT的耐压有限的问题,但此种方法,不只添加了体系的复杂性,而且下降了多重化冗余功能好和三电平结构简略的长处。因而此类变频器实际上并不可取。

  此类型变频器的功能价格优势并不大,与其一起选用多电平缓多重化两种技能,还不如选用前面说到的高压IGBT的多重化变频器或许三电平变频器。

  功率器材直接串联的电流源型高压变频器是在线路中串联大电感,再将SCR(或GTO、 SGCT等)开关速度较慢的功率器材直接串联而构成的。

  这种方法尽管运用功率器材少、易于操控电流,可是没有真实处理高压功率器 件的串联问题。由于即便功率器材呈现毛病,由于大电感的限流效果,di/dt遭到限制,功率器材虽不易损坏,但带来的问题是对电网污染严峻、功率因数低。而且电流源型高压变频器对电网电压及电机负载的改变灵敏,无法做成真实的通用型产品。

  电流源型高压变频器是最早的产品,但但凡电压型变频器抵达的当地,它都被逼退出,由于在经济上、技能上,它都显着处于下风。

  如图1所示,图中体系由电网高压直接经高压断路器进入变频器,经过高压二极管全桥整流、直流平波电抗器和电容滤波,再经过 逆变器进行逆变,加上正弦波滤波器,简略易行地完成高压变频输出,直接供应高压电动机。

  功率器材IGBT直接串联的二电平电压型 高压变频器是选用变频器已有的老练技能,运用共同而简略的操控技能成功规划出的一种无输入输出变压器、IGBT直接串联逆变、输出功率达98%的高压调速体系。

  假如需求四象限运转,以及需求能量回馈的场合,或输入电源侧短路容量较小时,也可选用如图3所示的PWM整流电路,使输入 电流也真实完成完美正弦波。