高壓變頻器的工作原理與性能特點
揚州市蘇中電力設(shè)備有限公司是我國電力行業(yè)生產(chǎn)高低壓電氣的綜合性制造廠,是國家經(jīng)貿(mào)委在國內(nèi)城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造中所需的設(shè)備推薦的生產(chǎn)廠家之一。本廠集科、工、貿(mào)于一體的省級高新技術(shù)企業(yè)。
變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展,高壓大功率變頻調(diào)速裝置不斷地成熟起來,原來一直難于解決的高壓問題,近年來通過器件串聯(lián)或單元串聯(lián)得到了很好的解決。
一、高壓變頻器的基本構(gòu)成:
1、高壓變頻器的構(gòu)成: 內(nèi)部是由十八個相同的單元模塊構(gòu)成,每六個模塊為一組,分別對應(yīng)高壓回路的三相,單元供電由移相切分變壓器進行供電。
2、功率單元構(gòu)成: 功率單元是一種單相橋式變換器,由輸入切分變壓器的副邊繞組供電。經(jīng)整流、濾波后由4個IGBT以PWM方法進行控制,產(chǎn)生設(shè)定的頻率波形。變頻器中所有的功率單元,電路的拓撲結(jié)構(gòu)相同,實行模塊化的設(shè)計。其控制通過光纖發(fā)送。來自主控制器的控制光信號,經(jīng)光/電轉(zhuǎn)換,送到控制信號處理器,由控制電路處理器接收到相應(yīng)的指令后,發(fā)出相應(yīng)設(shè)的IGBT的驅(qū)動信號,驅(qū)動電路接到相應(yīng)的驅(qū)動信號后,發(fā)出相應(yīng)的驅(qū)動電壓送到IGBT控制極,操作IGBT關(guān)斷和開通,輸出相應(yīng)波形。功率單元中的狀態(tài)信息將被收集到應(yīng)答信號電路中進行處理,集中后經(jīng)電/光轉(zhuǎn)換器變換,以光信號向主控制器發(fā)送。
二、高壓變頻器運行原理:
高壓變頻器的每個功率單元相當(dāng)于一個三電平的二相輸出的低壓變頻器,通過疊加成為高壓三相交流電,變頻器中點與電動機中性點不連接,
變頻器輸出實際上為線電壓,由A相和B相輸出電壓產(chǎn)生的UAB輸出線電壓可達6000V,為25階梯波。如下圖所示,為輸出的線電壓和相電壓的階梯波形,UAB不僅具有正弦波形而且臺階數(shù)也成倍增加,因而諧波成分及dV/dt均較小。
三、多電平單元串聯(lián)疊加高壓變頻器在運行:
將輸入的工頻的三相高壓交流電轉(zhuǎn)化為可以進行頻率可調(diào)節(jié)的三相交流電,其電壓和頻率按照V/F的設(shè)定進行相應(yīng)的調(diào)節(jié),保持電機在不同的頻率下運行,而定子磁心中的主磁通保持在額定水準,提高電機的轉(zhuǎn)換效率。 在變頻器輸入側(cè),由于變頻器多個副邊繞組的均勻位移,如6KV輸出時共有+250、+150、+50、-50、-150、-250共6種繞組,變頻器原邊電流中對應(yīng)的電流成分也相互均勻位移,構(gòu)成等效36脈動整流線路,變流轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的諧波都相互抵消,湮滅。工作時的功率因數(shù)達0.95以上,不需要附加電源濾波器或功率因數(shù)補償裝置,也不會與現(xiàn)有的補償電容裝置發(fā)生諧振,對同一電網(wǎng)上運行的電氣設(shè)備沒有任何干擾。
四、高壓變頻器的性能特點:
1、應(yīng)用范圍: 調(diào)速范轉(zhuǎn)寬,可以從零轉(zhuǎn)速到工頻轉(zhuǎn)速的范圍內(nèi)進行平滑調(diào)節(jié)。 在大電機上能實現(xiàn)小電流的軟啟動,啟動時間和啟動的方式可以根據(jù)現(xiàn)場工況進行調(diào)整。 頻率的調(diào)整是根據(jù)電機在低頻下的壓頻比系數(shù)進行電壓和頻率的輸出,在低轉(zhuǎn)速下,電機不僅是發(fā)熱量低,而且輸入電壓低,將使電機絕緣老化速度降低。
2、技術(shù)新穎 串聯(lián)多重化疊加技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)了真正意義的高-高電力變換,無需降壓升壓變換,降低了裝置的損耗,提高了可靠性,解決了高壓電力變換的困難。串聯(lián)多重化疊加技術(shù)的應(yīng)用還為實現(xiàn)純正弦波、消除電網(wǎng)諧波污染開辟了嶄新的途徑。
移相變壓器
移相變壓器是單元串聯(lián)型多電平高壓大功率變頻器中的關(guān)鍵部件之一。