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1、------------------------------------------------------------------------------------------------中高压变频器主电路拓扑结构的分析比较2003年电气传动自动化ELECTRICDRIVEAUTOMATIONVol.25,No.42003,25(4):5～12文章编号:1005—7277(2003)04—0005—08徐甫荣(国家电力公司热工研究院,陕西西安710032)摘要:对中高压变频器几种常见的主电路拓扑结构进行了分析比较,并对不同电路结构的中高压变频器的可靠性、冗
2、余设计、谐波含量及dv/dt等指标进行了深入的讨论,最后对中高压变频器的发展方向提出了看法。关键词:中高压变频器;完美无谐波;多重化技术;多电平技术;集成门极换流晶闸管中图分类号:TM921.A;TM13文献标识码gAnalysisandcomparisononthemainpgygeinverterAbstract:Severalkindsofm-vgeinverterareanalyzedandcompared.Thetargetsofreliability,gndv/dtetc.arethoroughlydiscussed.Thedevelopmentd
3、irectionofthemedium-voltagealsoiven.Keywords:medium-voltageinverter;perfectharmonicless;multi-levelPWM;multi-leveltechnique;integratedgate——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------commutedthy
4、ristor1引言众所周知,大功率风机、水泵的变频调速方案可以收到显著的节能效果,其直接经济效益很大,宏观经济效益及社会效益则更大。可以预计,大功率交流电机变频调速新技术的发展是我国节能事业的主导方向之一。目前,阻碍变频调速技术在高压大功率交流传动中推广应用的主要问题有两个:一是我国大容量(200kW以上)电动机的供电电压高(6kV、10kV),而组成变频器的功率器件的耐压水平较低,造成电压匹配上的难题;二是高压大功率变频调速系统技术含量高,难度大,成本也高,而一般的风机、水泵等节能改造都要求低投入、高回报,从而造成经济效益上的难题。这两个世界性的难题阻碍了高
5、压大容量变频调速技术的推广应用,因此如何解决高压供电和用高技术生产出低成本高可靠性的变频调速装置是当前世界各国相关行业竞相关注的热点。一般来讲,在高压供电而功率器件耐压能力有限的情况下,可采用功率器件串联的方法来解决。但器件在串联使用时,由于各器件的动态电阻和极电容不同,存在静态和动态均压的问题。如果采用与器件并联R和RC的均压措施,会使电路复杂,损耗增加;同时,器件的串联对驱动电路的要求也大大提高,要尽量做到串联器件同时导通和关断,否则由于各器件开断时间不一,承受电压不均,会导致器件损坏甚至整个装置崩溃。———————————————————————————
6、———————————------------------------------------------------------------------------------------------------谐波问题是所有变频器的共同问题,尤其在大功率变频调速中更为突出。谐波会污染电网,殃及同一电网上的其他用电设备,甚至影响电力系统的正常运行;谐波还会干扰通讯和控制系统,严重时会使通讯中断,系统瘫痪;谐波电流也会使电动机损耗增加,因而发热增加,效率及功率因数下降,以至不得不“降额”使用。变频调速装置的容量愈大,系统的效率问题也就愈加重要。采用不同的主电路
7、拓扑结构,使用的功率器件的种类、数量的多少,以及变压器、滤波器等的使用,都会影响系统的效率。为了提高系统效率,必须设法尽量减少功率开关器件和变频调速装置的损耗。可靠性和冗余设计问题,一般的高压大功率拖动系统都要求很高的系统可靠性,尤其是国民经济的重要部门如电力、能源、冶金、矿山和石化等行业。一旦出现故障,将会造成人民生命财产的巨大损失,因此高压变频装置设计中是否便于采用冗余设计及旁路控制功能也是至关重要的。目前世界上的高压变频器不像低压变频器那?6?电气传动自动化2003年第4期样具有成熟的一致性的拓扑结构,而是限于采用目前电压耐量的功率器件,如何面对高压使用
8、条件的要求,国内外各变频器生产厂商八仙
