| >如题:>>请对高压变频器的基本工作原理,功能,用途做1个介绍,>>想学习有关常识需要看哪些资料。>>越详细越好!>>一、高压变频器的基本构成:>>1、高压变频器的构成:>>内部是由十八个相同的单元模块构成,每6个模块为一组,分别对应高压回路的三相,单元供电由移相切分变压器进行供电。>>2、功率单元构成:>>功率单元是一种单相桥式变换器,由输入切分变压器的副边绕组供电。经整流、滤波后由四个IGBT以PWM方法进行控制,产生设定的频率波形。变频器中所有的功率单元,电路的拓扑结构相同,实行模块化的预设。其控制经由过程光纤发送。>>来自主控制器的控制光信号,经光/电转换,送到控制信号处理器,由控制电路处理器接收到相应的指令后,发出相应设的IGBT的驱动信号,驱动电路接到相应的驱动信号后,发出相应的驱动电压送到IGBT控制极,操作IGBT关断和开通,输出相应波形。功率单元中的状态信息将被收集到应答信号电路中进行处理,集中后经电/光转换器变换,以光信号向主控制器发送。>>二、高压变频器运行原理:>>高压变频器的每个功率单元至关于1个三电平的二相输出的低压变频器,经由过程叠加成为高压三相交流电,变频器中点与电动机中性点不连接,变频器输出实际上为线间电压,由A相和B相输出电压产生的UAB输出线间电压可达6000V,为25阶梯波。如次图所示,为输出的线间电压和相电压的阶梯波形,UAB不仅具有正弦波形而且台阶数也成倍增加,因而谐波成分及dV/dt均较小。>>三、多电平单元串联叠>>高压变频器在运行后,将输入的工频的三相高压交流电转化为可以进行频率可调治的三相交流电,其电压和频率按照V/F的设定进行相应的调治,保持电机在不同的频率下运行,而定子磁心中的主磁通保持在额定水准,提高电机的转换效率。>>在变频器输入侧,由于变频器多个副边绕组的均匀位移,如6KV输出时共有+250、+150、+50、-50、-150、-250共6种绕组,变频器原边电流中对应的电流成分也相互均匀位移,构成等效36脉动整流线路,变流转换产生的谐波都相互抵消,湮灭。工作时的功率因数达0.95以上,不需要附带加上电源滤波器或功率因数赔偿装配,也不会与现有的赔偿电容装配发生谐振,对同一电网上运行的电气设备没有任何关扰。>>四、高压变频器的性能特点:>>1、应用范围:>>调速范转宽,可以从零转速到工频转速的范围内进行平滑调治。>>在大电机上能实现小电流的软启动,启动时间和启动的方式可以根据现场工况进行调整。>>频率的调整是根据电机在低频下的压频比系数进行电压和频率的输出,在低转速下,电机不仅是发烧量低,而且输入电压低,将使电机绝缘老化速率降低。>>2、技能新颖>>串联多重化叠加技能的应用实现了真正意义的高-高电力变换,无需降压升压变换,降低了装配的损耗,提高了可靠性,解决了高压电力变换的困难。串联多重化叠加技能的应用还为实现纯正弦波、消除电网谐波污染开辟了崭新的途径。>>第一节 前言>>随着电气传动技能,尤其是变频调速技能的发展,作为大容量传动的高压变频调速技能总得到了广泛的应用。高压电机利用高压变频器可以实现无级调速,满足生产工艺过程对电机调速控制的要求,以提高产品的产量和质量,又可大幅度节约能源,降低生产成本。近年来,各种高压变频器不断出现,高压变频器到目前为止还没有像低压变频器那样近乎统一的拓扑结构。根据高压组成方式可分为直接高压型和高-低-高型,根据有没有中间直流环节来分,可以分为交-交变频器和交-直-交变频器,在交-直-交变频器中,按中间直流滤波环节的不同,可分为电压源型和电流源型。高-低-高型变频器采用变压器实行输入降压,输出升压的方式,其本色上还是低压变频器,只不过从电网和电机两端来看是高压的,是受到功率器件电压等级技能条件的限定而采取的变通办法,需要输入,输出变压器,存在中间低压环节电流大,效率低下,可靠性下降,占地平面或物体表面的大大等错误谬误,只用于一些小容量高压电机的简单调速。常规的交-交变频器由于受到输出最高频率的限定,只用在一些低速,大容量的特殊场合。直接高压交-直-交变频器直接高压输出,无需输出变压器,效率高,输出频率范围宽,应用较为广泛。我们将对目前使用较为广泛的几种直接高压输出交-直-交型变频器及其派生方案进行阐发,指出各自的优错误谬误。评价高压变频器的指标主要有:成本,可靠性,对电网的谐波污染,输入功率因数,输出谐波,dv/dt,共模电压,系统效率,能否四象限运行等。顺便指出,我们习惯称作的高压变频器,实际上电压一般为2.3-10KV,国内主要为3KV,6KV和10KV,和电网电压相比,只能算作中压,故国外常成为Medium Voltage Drive。>>高压变频器正向着高可靠性,低成本,高输入功率因数,高效率,低输入输出谐波,低共模电压,低dv/dt等方向发展。电流源型变频器技能成熟,且可四象限运行,但由于高压时器件串联的均压问题,输入谐波对电网的影响和输出谐波对电机的影响等问题,使其应用受到限定。对风机和水泵等一般不要求四象限运行的设备,单元串联多电平PWM电压源型变频器在输入,输出谐波,效率和输入功率因数等方面有明显的上风,具有较大的应用前景。对于轧机,卷扬机等要求四象限运行和动态性能较高的场合,双PWM结构的三电平电压源型变频器会得到广泛的应用。>>第二节 电流源型变频器>>电流源型变频器(CSI:Current Source Inverter)采用大电感作为中间直流滤波环节。整流电路一般采用晶闸管作为功率器件,少数也有采用GTO的,主重要的条目的是采取电流PWM控制,以改善输入电流波形。逆变部分一般采用晶闸管或GTO作为功率器件。由于存在着大的平波电抗器和快速电流调治器,所以过电流保护比较容易。当逆变侧出现短路等故障时,由于电抗器存在,电流不会突变,而电流调治器则会迅速响应,使整流电路晶闸管的触发角迅速后移,电流能控制在安全范围内。为了对接地短路也实现保护,凡是把滤波电抗器分为两半,上下直流母线各串一半。电流源型变频器的一大优点是能+量可以回馈电网,系统可以四象限运行。虽然直流环节电流的方向不克不及改变,但整流电压可以反向(当整流电路工作在有源逆变状态时),能+量可以回馈到电网。>>晶闸管目前工业应用的最高电压为8000V左右,当电网电压较高时,可采用晶闸管串联的办法。比如,当电网电压为交流4160V时,需要二个耐压为5KV的晶闸管串联,才能满足5900V峰值电压时的耐压要求。考虑到器件串联时的均压问题和器件耐压使用安全裕量,在工业应用中,一般使用到器件额定电压的50-60%。晶闸管串联存在静态均压和动态均压问题。均压电阻会消耗一部分功率,影响系统的效率。晶闸管的通态压降一般较低,门极触发电路比较简单,驱动功率较低。以6500V,4200A的晶闸管为例,通态压降可做到1.73V,门极触发电流仅需400mA,触发功率仅为3W,该晶闸管的断态电压临界上升率达2000V/us,通态电流临界上升率达250A/us(持续)。>>由于电源侧采用三相桥式晶闸管整流电路,输入电流的谐波成份较大,为了降低谐波,可采取多重化,有的还必须加输入滤波装配。电流源型变频器输入功率因数一般较低,且会随着转速的下降而降低,凡是要附带加上功率因数赔偿装配。别的,电流源型变频器还会产生较大的共模电压,当没有输入变压器时,共模电压会施加到电机定子绕组中心点和地之间,影响电机绝缘。电流源型变频器的输出电流谐波较高,会引起电机的额外发烧和转矩脉动,必要时也可采取输出12脉冲方式或设置输出滤波器,当然系统的复杂性和成本也会增加。由于均压电路等固定损耗较大,以及输入功率因数较低,导致无功电流较大等原因,系统效率会随着负载的降低而降低。>>电流源型变频器种类较多,主要有串联二极管式,输出滤波器换相式,负载换相式和GTO-PWM式等。此中,前三种电流源型变频器的逆变功率器件都采用晶闸管,输出采用120°导通方式。GTO-PWM式电流源型变频器采用GTO作为功率器件,逆变器一般采取电流PWM控制方式。在系统控制上,电流源型变频器在一般应历时采取电压-频率协调节控制制。与电压源型变频器可以直接控制输出电压不同,电流源型变频器的输出电压是由输出电流及负载决定的,所以为了实现电压频率协调节控制制,必须设置电压环以实现输出电压的闭环控制。高性能时,凡是采取磁场定向矢量控制,采用常见的转速电流双闭环,经由过程速率和磁通闭环调治器分别得到定子电流的转矩分量和励磁分量,经过极坐标变换,得到定子电流幅值和负载角,定子电流的幅值作为电流环的给定值,控制晶闸管整流电路实现定子电流的闭环控制,负载角和同步旋转坐标系的位置角迭加在一路,用于逆变侧晶闸管的触发脉冲分配。>>电流源型变频器对电网电压的波动较为敏感,一般电网电压下降15%,变频器就会跳闸停机。>>第三节 晶闸管电流源型变频器>>1 串联二极管式电流源型变频器>>图1是串联二极管式电流源型变频器的逆变电路结构图。图中C13,C35,C51和C46,C62,C24是换相电器皿,利用换相电容和电机电感之间的谐振实现晶闸管的强迫换流,二极管VD1-VD6在换流过程中隔离电机反电势,使它不影响换相电容的放电过程。变频器运行与电机参数(主要是漏感)的关系较大,换相电容的容量要与电机电感和负载电流相匹配。在实际应用中,凡是要根据所带电机的不同,相应地配置换相电容的数量。>>2输出滤波器换相式电流源型变频器>>输出滤波器换相式电流源型变频器利用输出滤波器对晶闸管进行换相,组成结构如图2所示。滤波器大概在50%转速时提供电机所需的全部励磁电流,>>在这点以上,负载(包括电机和滤波器)维持超前的功率因数。所以逆变器的晶闸管可以实现天然换流,滤波器的容量基本和变频器容量至关,除开庞大的滤波电容外,滤波器还必须串联一定量的电感,以防止产生过大的di/dt,影响晶闸管的安全。由于滤波器容量较大,足以让电机自激发电,所以在滤波器输出和电机之间必须附带加上1个接触器,以防止变频器跳闸或自由停车时,电机自激发电。庞大的滤波器的优点是对输出120°方波电流起到了很好的滤波作用,所以速率较高时,电机电流波形有所改善。当输出频率降低时,滤波器的滤波作用下降,电机电流波形的质量也有所下降。在变频调速过程中,由于输出电压随着频率的上升正比上升,电容的阻抗与频率成反比关系,所以,随着输出频率的上升,流入滤波器的基波电流幅值按照频率的平方关系上升,直到额定值。是以,这类变频器运行的最高频率一般不会超过额定频率的1.1倍,不然,当频率过高时,变频器无法提供滤波电容所需的无功电流。>>图2 输出滤波器换向式电流源型变频器>>在起动和低速时,由于输出电压较低,滤波电容基本上起不到换相作用,一般采取电流断续换相法。每当逆变侧晶闸管要换相时,设法使流入到逆变器的直流电流下降到零,使逆变侧晶闸管权时关断,然后给换向后应该导通的晶闸管加上触发脉冲。重新恢复直流电流时,电流将根据触发顺序流入新导通的晶闸管,从而实现从一相到另一相的换相。断流的办法很多,此中一种方法是在直流环节设置一直流电流旁路电路,当要关断逆变侧晶闸管时,直流环节电流被此电路所旁路,而不会流过逆变侧晶闸管,晶闸管天然关断。当下一对晶闸管需要导通时,再切断旁路电路,恢复直流电流继续流向逆变器(图2)。此匡助断流电路要能承受全部直流环节电压,并能经由过程全部直流电流,时间大约几百微秒,以保证晶闸管恢复阻断。高压晶闸管要求较高的阻断电压,带来的负面影响是需要较长的关断时间,是以,匡助断流电路需要至关的容量。当然,匡助断流电路不是预设成为持续运行的,只是在起动和低速时工作,使速率达到一定值,让滤波电容能正常工作,变频器要求能在两种模式之间自动切换。另一种方法是封锁电源,或让电源侧整流入逆变状态,直流环节电流迅速衰减,以达到短时间内断流的目的。触发新的晶闸管时再让电源恢复。直流回路的平波电抗器对电流断续换相是十分不利的,是以必须在电抗器两端并联1个续流晶闸管,当电流衰减时,触发此晶闸管使之导通,使电抗器的能+量得以开释,以便不影响逆变器的断流(图3)。>>输出滤波器换相式电流源型变频器在一些调速范围不大(比如60-100%)的场合还是应用比较成功的。>>3 负载换相式电流源型变频器(LCI)>>负载换相式电流源型变频器(LCI:Load Commutated Inverter),负载为>>同步电机,变频器工作原理与输出滤波器换相式电流源型变频器有些类似,组成结构见图3。>>晶闸管的关断主要靠同步电机定子交流反电势天然完成,不需要强迫换相,逆变器晶闸管的换流与整流桥晶闸管的换流极其相似。变频器的输出频率一般不是独立调治的,而是依靠转子位置检测器得到的转子位置信号按一定顺序周期性地触发逆变器中相应的晶闸管,LCI这类“自控式”功能,保证变频器的输出频率和电机转速始末保持同步,不存在失步和振荡现象。同步电机在整个调速范围内都必须提供超前的功率因数,以保证逆变器晶闸管的正常换相。电机必须有足够的漏电感,以限定晶闸管的di/dt,电机也要能够承受变频器输出的谐波电流,除开需要特殊的同步电机之外,LCI应用是较为成功的。尤其是在一些超大容量的传动系统中,因为LCI无需强迫换流电路,结构简单,在大容量时只有晶闸管能够提供所需的电压和电流耐量,从电机角度来讲,同步电机在大容量时,相对于异步电机也有不少上风。现在,随着大容量自关断器件的应用越来越广泛,LCI应用逐渐减少。>>变频器输出电流波形和输入电流波形极为相似,呈120°方波状,输出电流中含有丰富的谐波成分,谐波电流会产生电机的附带加上发烧,也会产生转矩脉动。图4为该变频的输出电压,电流和转矩。>>在起动和低速时,电机反电势很小,不足以保证安全换相,是以,一般也采取电流断续换相法。>>LCI的1个主要错误谬误就是转矩过载能+量不强。过载能力不强是因为换相造成的,为了保证利用反电势换相的安全,要设置一定的换相提前角,比如空载换相提前角设为60°,这样一来就导致均等转矩下降且转矩脉动增加。>>第四节 GTO-PWM式电流源型变频器>>GTO-PWM式电流源型变频器采用GTO作为逆变部分功率器件,见图5。GTO可以经由过程门极进行关断,所以它不象晶闸管那样需要用于强迫关断的换流电路,可使主电路结构简化。对于额定电压为交流6KV的变频器,逆变器侧可采用每三个6000V的GTO串联,作为1个开关使用,一共由18个GTO组成,GTO串联时,同样存在稳态和动态均压问题。>>GTO是在晶闸管基础上发展起来的全控型电力电子器件,目前的电压电流等级可达6000V,6000A。GTO开关速率较低,损耗大,需要庞大的缓和冲突电路和门极驱动电路,增加系统的复杂性和成本,使其应用受到限定。GTO中数千只独立的开关单元做在1个硅片上,由于开关不均匀,需要缓和冲突电路来维持工作,以限定器件承受的dv/dt,缓和冲突电路一般采用RCD型结构,二极管和电容必须有与GTO相同的耐压等级,二极管要求用快恢复二极管。缓和冲突电路的损耗产生热量,影响器件的可靠运行,并且影响变频器的效率。为了降低损耗,也有采取能+量回馈型缓和冲突电路的方案,经由过程DC/DC变换电路把缓和冲突电容中储存的能+量归回到中间直流环节,但增加了装配的复杂性。GTO的开关频率较低,一般在几百赫兹,比如300HZ。>>以6000V,3000A(最大可关断阳极电流值)的GTO为例,通态均等电流为1030A,通态压降3.5V,门极开通触发电流1A,通态阳极电流上升率400A/us(f=200HZ条件下),滞后时间2.5us,上升时间5us,存储时间25us,下降时间3us,最小通态维持时间100us,最小断态维持时间100us,开通每脉冲能耗2.5Ws,关断每脉冲能耗16Ws。GTO的门极驱动,除开需要晶闸管一样的导通触发脉冲外,还需要提供至关大的的反向关断电流,上述GTO的门极峰值关断电流就达900A,所以GTO的门极驱动峰值功率非常大。>>与输出滤波器换相式电流源型变频器相比,GTO-PWM式电流源型变频器输出滤波电容的容量可以大大降低,但不克不及省去。因为电机可近看作漏电感再加1个旋转反电势组成。电流源型变频器的输出电流幅值是由整流电路的电流环决定的。在换流过程中,由于流过电机电感的电流不克不及突变,所以必须有电容缓和冲突变频器输出电流和电机绕组电流的差值。电容容量的选择决定于于换流过程中允许产生尖峰电压的巨细。由于输出电容的容量比起输出滤波器换相式电流源型变频器大大下降了,电容的滤波效果也跟着下降,输出电流波形的质量也会下降。电机电流质量的提高可以经由过程GTO采用谐波消除的电流PWM开关模式来实现。在低频时,输出电流每个周期内相应的PWM波形个数较多,谐波消除会比较有效。但是,由于受到GTO开关频率的限定,高速时谐波消除效果大大下降,图6为该变频器满载时输出电压电流波形。若整流电路也采用GTO作电流PWM控制,可以得到较低的输入谐波电流和较高的输入功率因数,当然系统的复杂性和成本也会相应增加,一般很少采用。>>第五节 三电平PWM电压源型变频器>>在PWM电压源型变频器中,当输出电压较高时,为了避免器件串联引起的动态均压问题,同时降低输出谐波和dv/dt,逆变器部分可以采用三电平方式,也称NPC(Netural Point Clamped中心点箝位)方式,如图7。逆变部分功率器件>>可采用GTO,IGBT或IGCT。>>图7 三电平逆变器主电路结构>>IGBT广泛应用在各种电压源型PWM变频器中,具有开关快,损耗小,缓和冲突及门极驱动电路简单等优点,但电压电流等级受到导通压降限定。IGBT目前做到3300V,1200A。3300V的IGBT组成三电平变频器,输出交流电压最高为2.3KV,若要求更高等级输出电压,必须采取器件直接串联,比如用二个3300V的IGBT串联作为1个开关使用,一共使用2四个3300V的IGBT,组成三电平变频器,可做成4160V输出电压等级的变频器。器件直接串联就带来稳态和动态的均压问题,这样就落空了三电平变频器本身不存在动态均压问题的优点,所以一般很少采用。>>以3300V,1200A的IGBT模块为例,其饱和压降为3.4V左右,开通延迟时间370ns,上升时间250ns,关断延迟时间1550ns,下降时间200ns,开通每脉冲损耗2880mWs,关断每脉冲损耗1530mWs。集成在模块内的反并联续流二极管,正向压降2.8V,峰值反向恢复电流1320A,反向恢复电荷740uAs。>>集成门极换流晶闸管IGCT(integrated gate-commutated thyristor)是由GCT(gate commutated turn-off thyristor)和其门极控制电路集中成一体化的组件。>>GCT是在GTO基础上发展起来的新器件,它保留了GTO高电压,大电流,低导通压降的优点,又改善了其开关性能。GCT采用了缓和冲突层预设,它使器件的通态和开关损耗可减少到原来的1/2-1/2.5,但缓和冲突层会导致关断时不克不及尽快抽走器件>>p晶体管的三层结构,有了不变的中间状态,一致性好,据称可以无缓和冲突电路运行。由于GCT硅片厚度减少,允许在同一GCT片上做出高效的反并联续流二极管。GCT的门极关断峰值电流非常大,驱动电路需要至关容量的MOSFET和至关数量的电解电容及其它元件组成,电路非常复杂,要求很高,所以一般由GCT生产厂家把门极触发及状态监视电路和GCT管芯,甚或反并联续流二极管做成1个整体,成为IGCT,经由过程光纤输入触发信号,输出工作状态信号。nn四层结构权时变为ppn20V偏置情况下,可获得4000A/us电流变化率,要得在大约1us时间内,阳极电压开始上升前,将全部阳极电流经门极流出,不经由过程阴极,晶闸管的p在通态时存储的电荷,常规的GTO采用阳极短路技能,为存储电荷的抽走提供一条通路,但阳极短路和缓和冲突层的结合会导致极高的触发电流和维持电流。GCT取消阳极短路,而将阳极做成可穿透型,这样,电荷存储时间减少至1/20,后沿拖尾电流减小20倍。同时还能在同样阻断电压条件下,减少芯片厚度30%,要得导通压降进一步降低。GTO有两个不变工作状态“通”和“断”,在它们之间(开断过程中)是不不变状态。GCT采用一种新的低电感的驱动电路,在门极>>IGCT作为一种新的电力电子器件,刚刚开始工业应用,其实际性能如何,还有待于现场应用的考验。>>目前IGCT最大容量为:反向阻断型:4500V,4000A,逆导型:5500V,1800A。用于三电平逆变器时,输出最高交流电压为4160V,如要求更高的输出电压,比如6KV交流输出,只能采取器件直接串联。>>以5500V,1800A(最大可关断阳极电流值)的逆导型IGCT为例,通态均等电流为700A,通态压降为3V,通态阳极电流上升率530A/us,导通延迟时间小于2us,上升时间小于1us,关断延迟时间小于6us,下降时间小于1us,最小通态维持时间10us,最小断态维持时间10us,导通每脉冲能耗小于1J,关断每脉冲能耗小于10J。内部集成的反并联续流二极管(快恢复二极管),通态均等电流290A,通态压降5.2V,反向恢复电流变化率小于530A/us,反向恢复电流小于780A。>>与普通的二电平PWM变频器相比,由于输出相电压电平数由二个增加到3个,线间电压电平数则由3个增加到5个,每个电平幅值相对于降低,由整个直流母线间电压变为一半的直流母线间电压,在同等开关频率的前提下,可使输出波形质量有较大的改善,输出dv/dt也相应下降。与二电平变频器相比,在相同输出电压条件下,这类结构还可使功率器件所需耐压降低一半。为了减少输出谐波,希望有较高的开关频率,但受到器件开关过程的限定,还会导致变频器损耗增加,效率下降,所以功率器件开关频率一般为几百赫兹。三电平变频器若不设置输出滤波器,一般需采用特殊电机,或普通电机降额使用。>>若输入也采用对称的三电平PWM整流结构,可以做到输入功率因数可调,输入谐波很低,且可四象限运行,系统具有较高的动态性能,当然成本和复杂性也大大增加了。>>第六节 三电平变频器原理>>图8为三电平逆变器一相的基本结构,V1-V4代表一相桥臂中的四个功率开关,DF1-DF4为反并联的续流二极管,DC1,DC2为箝位二极管,所有的二极管要求有与功率开关相同的耐压等级。Ed为一组电容二端电压,C为中心点。>>图8 三电平基本结构>>对于每相桥臂经由过程控制功率器件V1-V4的开通,关断,在桥臂输出点可获得三种不同电平+Ed,0,-Ed,见表1。>>由表1看出,功率开关V1和V3状态是互反的,V2与V4也是互反。同时规定,输出电压只能是+Ed到0,0到-Ed,或相反地变化,不允许在+Ed和-Ed之间直接变化。所以不存在二个器件同时导通或同时关断,也就不存在动态均压问题。>>对于由三个桥臂组成的三相逆变器,根据三相桥臂U,V,W的不同开关组合,最终可得到三电平变频器的33=27种开关模式,见表2。>>采用中心点箝位方式使输出增加了1个电平,输出电压的台阶降低了一半,而且很重要的一点是增加了输出PWM控制的自由度,使输出波形质量在同等开关频率条件下有较大的提高。>>图9为一三电平变频器主电路结构图。>>图9 三电平变频器>>整流电路采用12脉冲二极管整流结构。逆变部分功率器件可以采用IGCT,反并联续流二极管集成在IGCT中。由于受到器件开关损耗,尤其是关断损耗的限定,IGCT的开关频率为600HZ左右。直流环节用二组电容分压,得到中心点。直流环节还有di/dt限定电路,共模电抗器,保护用IGCT等。di/dt限定电路主要由di/dt限定电抗器,与之反并联的续流二极管和电阻组成,因为IGCT器件本身不克不及控制di/dt,所以必须经由过程外加di/dt限定电路,使逆变器IGCT反并联续流二极管的反向恢复控制在安全运行范围内,同时该电路也用于限定短路时的电流上升率。共模电抗器一般在变压器与变频器分开安设,且变压器副边和整流桥输入之间电缆较永劫采用,当变压器和变频器一路放置时,可以省去。其作用主要是承担共模电压和限定高频漏电流,因为当输出设置滤波器时,由于滤波电容的低阻抗,电机承受的共模电压极小,共模电压由输入变压器和逆变器配合承担,当变压器与变频器之间电缆较长,线路漫衍电容较大,容抗下降,导致变压器承受的共模电压下降,逆变器必须承受较高的共模电压,影响功率器件安全,共模电抗器就是预设用来承受共模电压的。别的高频的共模电压还会经由过程输出滤波电容,变压器漫衍电容,电缆漫衍电容形成通路,产生高频漏电流,影响器件安全,共模电抗器也起到抑制高频漏电流的作用。保护用IGCT的作用是当逆变器发生短路等故障时,切断短路电流,起到至关于快熔的作用。由于逆变电路采用IGCT作为功率器件,而IGCT本身不象IGBT那样存在过电流退饱和效应,可以经由过程检测集电极电压上升来进行短路检测,并经由过程门极关断进行保护,所以必须经由过程霍尔电流传感器,检测到过电流,然后经由过程串联在上下直流母线的二个保护用IGCT进行关断。由于直流环节存在共模电抗器和di/dt限定电抗器,导致整流桥输出和滤波电容之间存在较大阻抗,这样电网的浪涌电压要经由过程整流桥形成浪涌电流,再经由过程滤波电容吸收的效果大大降低,为了保护整流二极管免受浪涌电压的影响,在整流桥输出并联了阻容吸收电路。箝位二极管保证了桥臂中最外侧的两个IGCT承受的电压不会超过一半的直流母线间电压,确切地说,应该是对应侧滤波电容的电压,所以最外侧的两个IGCT不存在过压问题。内侧的两个器件仍要并联电阻,以防止产生过压。因为在同侧二个器件同时处于阻断状态时,内侧的器件承受的电压可能超过一半的直流母线间电压,具体电压决定于于同侧二个器件的漏电流匹配关系。>>如果不加输出滤波器,三电平变频器输出时电机电流总谐波失真可以达到17%左右,会引起电机谐波发烧,转矩脉动。输出电压跳变台阶为一半直流母线间电压,dv/dt也较大,会影响电机绝缘,所以一般需配特殊电机。若要使用普通电机,必须附带加上输出滤波器。输出滤波器有dv/dt滤波器和正弦波滤波器二种,dv/dt滤波器容量较小,只对电压变化率起抑制作用,使电机绝缘不受dv/dt的影响,对电机运行动态性能的影响较小,如果系统动态性能要求较高时,适合采用,而且成本较低。正弦波滤波器容量较大,输出电压波形可大大改善,接近正弦波,由于滤波器的阻抗较低,而且滤波器中点接地,使电机承受的共模电压很小,电机绝缘不受影响。正弦波滤波器的滞后作用会影响系统的动态相应,同时由于滤波器对输出电压的衰减作用,也会限定变频器的最低运行频率。由于滤波器采取低通预设,还限定了变频器的输出上限频率。滤波器在满载时的损耗会降低变频系统效率0.5%左右。>>图10为三电平变频器输出电压和经滤波器后输出至电机的电压波形。图11a和11b分别显示了未经滤波和经滤波后电压的谐波漫衍图。滤波前,输出总电压谐波失真为29%,经过淋波后,可降低到4%左右,电机的电流谐波失真可从17%降低到2%左右。>>图10 三电平变频器输出电压和滤波后电压>>图11 三电平变频器输出电压谐波和滤波后电压谐波>>a) 变频器输出电压谐波 b) 滤波后电压谐波>>第七节>>二.三电平电压空间矢量控制>>空间电压矢量并不代表某个实际存在的物理量,它仅仅是一种数学上处理,以>>便于控制和阐发。>>若 UU,UV,UW 为三相对于称正弦波,>>U U cos( t) U m = ω>>)>>3>>U =U cos(ωt − 2π V m>>)>>3>>U =U cos(ωt + 2π W m>>按图12 所示,将三相电压置于空间互差120°度的三个方向上,>>在复数坐标系中定义空间电压矢量ri U V W V U αU α 2U>>ρ ρ ρ>>= + +>>)>>3>>) cos( 2>>3>>cos cos( 2 =U ωt + e 1200U ωt − π + e− 1200U ωt + π m>>j>>m>>j>>m>>j t>>mU e ω>>2>>= 3>>图12 空间电压矢量示意图>>可见三相合成空间电压矢量为一旋转矢量,旋转角儿速率为ω ,等于相电压的角>>频率,幅值为m U>>2>>3 ,即相电压幅值的1.5 倍,当某相电压达到最大值时,合成空间>>矢量即处于该相电压对应的位置上。>>这样,空间电压矢量就和三相电压建立了一一对应关系。>>在?>>本人有专业生产变频电源的IGBT模块.100A.150A.200A.400A>>三菱的,西门康的!肖特基二极管等!>>TEL:13718848188>O(∩_∩)O哈！各位采购商：如有采购变频水泵请找上海龙亚泵厂(02l-335l0177 3351O187)，如有采购变频控制柜与变频供水设备请找上海春姜变频供水设备厂(O21-3916O599 l8964362446)。(*^__^*) 嘻嘻……
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