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蘇州變頻器的結構形式

日期:2016-05-16 13:38:00 作者:luxia 來源:
1、大功率變頻器結構形式

  大功率蘇州變頻器按主回路拓撲結構可分為“高-低-高”式變頻器、“高-低”式變頻器、“高-高”式變頻器。“高-高”式又分為電流型、中性點鉗位的三電平電壓型和單元串聯多電平電壓型。其中:“高-低-高”式變頻器,由于兩側均需大型變壓器,損耗高,變頻系統啟動時負載能力將下降,諧波較大等缺點,使其發展受到限制。 “高-高”電流型變頻器,一般為兩電平結構,電動機承受的du/dt較大,且需均壓和緩沖電路,技術復雜,器件較多,裝置體積大,調整和維修都比較困難,功率因數較低,并隨負載變化而變化,不好補償,輸出諧波和共模電壓對電機的影響等問題,電機需降額使用和加強絕緣。其優點是不需外加電路就可將負載的再生能量回饋電網。主要應用于超大功率場合。

在上述所敘原因,水泥廠在大功率變頻器選用上,較少采用“高-低-高”式和高壓電流型變頻器,一般采用“高-低”式、三電平電壓型和多電平電壓型變頻器。

  (1) “高-低”式結構中變頻器為低壓,電源輸入側采用變壓器將高壓變為低壓。由于采用低壓變頻器,變頻器的容量受到限制,電動機需采用專門的變頻低壓電機,其電壓等級一般為690V,水泥廠800KW以下的設備采用這種結構形式較多。但該類型變頻器一旦故障,電機不能投入工頻電網運行,且產生的諧波較高。

  (2)中性點鉗位的三電平電壓型變頻器。其整流電路常采用12脈沖或24脈沖二極管整流結構,逆變部分采用IGBT或IGCT,在逆變器部分采用鉗位電路,解決了功率器件的串聯的問題,并使相電壓輸出具有三個電平。該變頻器的主回路結構環節少,與二電平結構相比,其逆變器件承受的電壓降低,輸出電壓波形也有較大的改善。 三電平電壓型變頻器效率較高,動態性能較好,過載能力較強。其不足是雖然通過網側配置,可實現12或24脈沖整流,減少網側諧波,但du/dt仍較大,電動機電流總諧波仍可達17%以上,所以一般需配特殊電機,若要使用普通電機,必須附加輸出濾波器。另外,其現在最高輸出電壓只能做到4.16 KV,采用這種變頻器,必須采用變通的方法,改變電機的電壓或在輸出側加升壓變壓器,這是制約其使用的最大問題。

  (3)單元串聯多電平電壓型變頻器。其采用多個低壓PWM變頻單元串聯的方式實現直接高壓,電網電壓經過隔離變壓器降壓后給功率單元供電,單相變頻功率單元在輸出端串聯起來,實現變壓變頻的高壓輸出 ,直供高壓電動機。

  這種蘇州變頻器輸入側變壓器采用多相移位技術,輸出側采用多電平正弦PWM技術,諧波較低,在無輸出濾波器的情況下,就可使THD<1%,其單元串聯的數量決定輸出電壓的等級,所以它可適用于任何普通的高壓電動機。雖然采用這種結構會使器件的數< p="">量增加,但由于驅動功率下降,開關頻率較低且不必采用均壓電路,系統的效率仍可達97%,功率因數可達0.95以上。另外,在某個功率單元出現故障時,可自動退出系統,而其余的功率單元可繼續保持電機的運行,減少停機時造成的損失,便于冗余設計,技術上較成熟。

  其缺點是只能單象限運行,不能進行旁路切換,不能實現無熔斷器設計,器件的數量多,體積大,可靠性差。并且變壓器必須和蘇州變頻器集成在一起,使電氣室的空間和散熱成為問題。

  由于其他高壓變頻器受技術條件的局限,目前,在通用型高壓變頻器領域單元串聯多電平變頻器仍占絕對優勢。

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