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高压绿色变频器应运而生
2006年2月27日 10:6  来源:中国变频器网

    变频调速是目前世界公认的理想的节电调速技术。然而高压变频调速器却很少使用。阻碍高压变频器推广应用的最大难题,是传统的高压变频器谐波污染大,谐波不仅消耗无功,增加线损,影响继电保护可靠运行,使电机产生附加力矩及损耗,对弱电系统进行干扰,而且还会使电网电压发生严重畸变,甚至发生电力系统安全事故。因此,高压绿色变频器应运而生。

  谐波污染小,功率因数高

  这种高压变频器,它是每相由多个低压变频功率单元相互串联,通过叠加来实现高压输出。给功率单元供电的二次绕组互相存在一个相位差,以实现输入电压多重化。以6千伏绿色变频器为例,每相由5个额定电压为690伏的功率单元串联,三相共有15个功率单元,分别由输入隔离变压器的15个二次绕组供电,15个二次绕组分成5组,每组之间存在12°相位差,形成相当于30脉冲整流。由于输入是30脉冲,所以理论上29次以下的谐波都可以抵消,能够在各种速度范围内获得比较满意的正弦波电压和正弦波电流,电压总畸变率只有1.2%,电流总畸变率仅为0.8%,有“完美无谐波”的美誉,不必采用输入滤波器,就能满足IEEE519-1992的严格要求。

  可靠性高,维修方便

  功率单元为一三相输入单相输出的PWM型变频器。由二级管组成三相桥式整流电路,整流后由4只低压IGBT逆变成单相交流输出。由于使用常规的低压IGBT,驱动电路简单,技术成熟可靠。这种高压变频器,由于采用模块化结构,所用功率单元完全相同,可以互换,每个功率单元与系统的联系仅为3个交流输入端子、2个交流输出端子和一个光纤插头,单元维修更换十分方便。不仅如此,由于采用功率单元串联结构,还可以采取功率单元旁路技术和功率单元冗余设计。如我国研制的HVF高压绿色变频器,设计了热备份热插拔保护和主回路直合保护。此外,这种变频器由于有足够的滤波电容,系统可承受-30%电源电压下降和5个周期电源丧失。

  损耗小,效率高

  由于这种变频器无输出变压器,也无需功率因数补偿装置、谐波滤波器等,同时由于谐波分量很小,由谐波引起电源变压器到电机的损耗大为减少,再加上IGBT驱动功率很小,峰值功率为5瓦左右,平均功率不到1瓦,开关频率较低,且不必采用均压电路和吸收电路,使变频部分效率高达98%以上,括输入隔离变压器在内的整个变频系统的效率高达96%以上。

  对电机及输出电缆长度无特殊限制

  这种变频器输出电压跳变台阶为单元的直流母线电压,电压变化率很小,同时由于采用移相式PWM,电机电压的等效开关频率大大提高,且输出电平数增加。以6千伏变频器为例,输出相电压为11电平,线电压为21电平,输出等效开关频率为6千赫。电平数和等效开关频率的增加,大大改善了输出波形,降低了输出谐波,由谐波引起的电机发热、噪音、转矩脉动、共模电压都大为减少。所以这种变频器对电机无特殊要求,可直接用于任何普通高压电机,且不必降低额定容量使用,对输出电缆长度也没有特殊限制。

 
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