【文章內(nèi)容】:
1 高壓變頻器的結(jié)構(gòu)特征
1.1電流型變頻器
變頻器的直流環(huán)節(jié)采用了電感元件而得名,其優(yōu)點(diǎn)是具有四象限運(yùn)行能力,能很方便地實(shí)現(xiàn)電機(jī)的制動功能。缺點(diǎn)是需要對逆變橋進(jìn)行強(qiáng)迫換流,裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜,調(diào)整較為困難。另外,由于電網(wǎng)側(cè)采用可控硅移相整流,故輸入電流諧波較大,容量大時(shí)對電網(wǎng)會有一定的影響。
1.2電壓型變頻器
由于在變頻器的直流環(huán)節(jié)采用了電容元件而得名,其特點(diǎn)是不能進(jìn)行四象限運(yùn)行,當(dāng)負(fù)載電動機(jī)需要制動時(shí),需要另行安裝制動電路。功率較大時(shí),輸出還需要增設(shè)正弦波濾波器。
1.3高低高變頻器
采用升降壓的辦法,將低壓或通用變頻器應(yīng)用在中、高壓環(huán)境中而得名。原理是通過降壓變壓器,將電網(wǎng)電壓降到低壓變頻器額定或允許的電壓輸入范圍內(nèi),經(jīng)變頻器的變換形成頻率和幅度都可變的交流電,再經(jīng)過升壓變壓器變換成電機(jī)所需要的電壓等級。
這種方式,由于采用標(biāo)準(zhǔn)的低壓變頻器,配合降壓,升壓變壓器,故可以任意匹配電網(wǎng)及電動機(jī)的電壓等級,容量小的時(shí)侯(<500KW)改造成本較直接高壓變頻器低。缺點(diǎn)是升降壓變壓器體積大,比較笨重,頻率范圍易受變壓器的影響。
一般高低高變頻器可分為電流型和電壓型兩種。
1.3.1高低高電流型變頻器
在低壓變頻器的直流環(huán)節(jié)由于采用了電感元件而得名。輸入側(cè)采用可控硅移相控制整流,控制電動機(jī)的電流,輸出側(cè)為強(qiáng)迫換流方式,控制電動機(jī)的頻率和相位。能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的四象限運(yùn)行。
1.3.2高低高電壓型變頻器
在低壓變頻器的直流環(huán)節(jié)由于采用了電容元件而得名。輸入側(cè)可采用可控硅移相控制整流,也可以采用二極管三相橋直接整流,電容的作用是濾波和儲能。逆變或變流電路可采用GTO ,IGBT,IGCT 或 SCR元件,通過SPWM變換,即可得到頻率和幅度都可變的交流電,再經(jīng)升壓變壓器變換成電機(jī)所需要的電壓等級。需要指出的是,在變流電路至升壓變壓器之間還需要置入正弦波濾波器(F),否則升壓變壓器會因輸入諧波或dv/dt過大而發(fā)熱,或破壞繞組的絕緣。該正弦波濾波器成本很高,一般相當(dāng)于低壓變頻器的1/3到1/2的價(jià)格。
1.4高高變頻器
高高變頻器無需升降壓變壓器,功率器件在電網(wǎng)與電動機(jī)之間直接構(gòu)建變換器。由于功率器件耐壓問題難于解決,目前國際通用做法是采用器件串聯(lián)的辦法來提高電壓等級,其缺點(diǎn)是需要解決器件均壓和緩沖難題,技術(shù)復(fù)雜,難度大。但這種變頻器由于沒有升降壓變壓器,故其效率較高低高方式的高,而且結(jié)構(gòu)比較緊湊。
高高變頻器也可分為電流型和電壓型兩種。
1.4.1高高電流型變頻器
它采用GTO,SCR或IGCT元件串聯(lián)的辦法實(shí)現(xiàn)直接的高壓變頻,目前電壓可達(dá)10KV。由于直流環(huán)節(jié)使用了電感元件,其對電流不夠敏感,因此不容易發(fā)生過流故障,逆變器工作也很可靠,保護(hù)性能良好。其輸入側(cè)采用可控硅相控整流,輸入電流諧波較大。變頻裝置容量大時(shí)要考慮對電網(wǎng)的污染和對通信電子設(shè)備的干擾問題。均壓和緩沖電路,技術(shù)復(fù)雜,成本高。由于器件較多,裝置體積大,調(diào)整和維修都比較困難。逆變橋采用強(qiáng)迫換流,發(fā)熱量也比較大,需要解決器件的散熱問題。其優(yōu)點(diǎn)在于具有四象限運(yùn)行能力,可以制動。
需要特別說明的是,該類變頻器由于較低的輸入功率因數(shù)和較高的輸入輸出諧波,故需要在其輸入輸出側(cè)安裝高壓自愈電容。
1.4.2高高電壓型變頻器
電路結(jié)構(gòu)采用IGBT 直接串聯(lián)技術(shù),也叫直接器件串聯(lián)型高壓變頻器。其在直流環(huán)節(jié)使用高壓電容進(jìn)行濾波和儲能,輸出電壓可達(dá)6KV,其優(yōu)點(diǎn)是可以采用較低耐壓的功率器件,串聯(lián)橋臂上的所有IGBT作用相同,能夠?qū)崿F(xiàn)互為備用,或者進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)。缺點(diǎn)是電平數(shù)較低,僅為兩電平,輸出電壓dV/dt也較大,需要采用特種電動機(jī)或整加高壓正弦波濾波器,其成本會增加許多。它不具有四象限運(yùn)行功能,制動時(shí)需另行安裝制動單元。
這種變頻器同樣需要解決器件的均壓問題,一般需特殊設(shè)計(jì)驅(qū)動電路和緩沖電路。對于IGBT驅(qū)動電路的延時(shí)也有極其苛刻的要求。一旦IGBT的開通、關(guān)閉的時(shí)間不一致,或者上升、下降沿的斜率相差太懸殊,均會造成功率器件的損壞. &nb