高压级联变频器输出电流有效值检测方法

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1、第35卷第3期华电技术Vo1．35No．32013年3月HuadianTechnologyMar．2013高压级联变频器输出电流有效值检测方法丁明进，孙功伟，余志飞，张颖，穆天柱(1．国电南京自动化股份有限公司，江苏南京210000；2．广东电网公司佛山供电局，广东佛山510000)摘要：通用型高压级联变频器由于结构上的优势，近年来已成为节约能源的关键设备，而变频器输出电流作为过载保护、过流保护以及V／F控制补偿的关键变量，实时精确测量其有效值是极为必要的。采用1／6周波快速真有效值法求出电流信号有

2、效值，通过拟合得出变频器实际输出电流。这种算法属于真有效值算法范畴，适合测试含有谐波的电流信号，而且可避免其他方法所需的多次均值滤波，减少了运算时间。通过使用此算法，变频控制系统为过载保护提供了更精确的参考，降低了系统误动作率，使得设备可以设置更精确的安全裕量，保证设备的安全运行。关键词：通用型变频器；真有效值；均值滤波；过载保护中图分类号：TM921文献标志码：A文章编号：1674—1951(2013)03—0032—03率单元供电，每个功率单元通过三相不控整流、储能0引言环节、单相桥逆变输出69

3、0V等级电压，串联完成后通用型高压级联变频器的输出电流在保护和控向电动机供3450V相电压，对于Y形接线方式，在制上具有重要作用。交流信号有效值计算常用真有运行频率为50Hz时向电动机提供6kV电压，所以，效值法、瞬时绝对值求有效值法和瞬时无功功率理输出侧可以不经过变压器而直接向电动机输出。由论求有效值法。但变频器输出电流频率经常变动，于特有的多脉波整流结构，对于5级级联变频器来而且有效值求取运算不应有太大的硬件开销，故以说，可以消除29次以下输入电流谐波，所以，输入侧上3种方法在此种场合使用均有一

4、定的局限性。对电网的谐波污染很小。通用型变频器使用的载波本文从真有效值理论出发，比对常用的真有效移相正弦脉冲宽度调制(SPWM)技术，可以在较低值改进算法，结合变频器输出电流的固有特点，提出的开关频率下实现很高的等效频率，这样就可以保在1／6周期内采用真有效值算法计算有效值，由于证变频系统输出波形的质量。变频器输出电流频率已知，可以利用这个特点设定2现有算法说明系统采样频率，保证真有效值计算时的整周期特性。与变频器现有检测算法比较发现，此算法有更高的高压变频器输出电流为三相交流范畴，三相交准确度和更

5、好的实用性。流信号有效值求取常用的方法有瞬时求取、真有效求取和瞬时无功求取3种，这里主要对瞬时求取和l通用型变频器的原理真有效值求取进行说明。通用型变频器采用若干个低压脉冲宽度调制2．1瞬时求取(PWM)变频功率单元串联的方式实现直接高压输对于变频调速系统来说，带异步电动机负载良出。该变频器对电网谐波污染小，输入功率因数高，好运行时，其输出三相电流可近似为对称系统，这样不必采用输人滤波器和功率因数补偿装置。输出的三相电流分量可定义为波形好，不存在由谐波引起的电动机附加发热和转iA=Imsin(tot

6、+)矩脉动、噪声、输出dv／dt、共模电压等问题。由于风B=Imsin(tot+一120。)，(1)机、水泵类机械负载在调速时并不需要很高的动态ic=Imsin(tOt++120。)性能，所有可以使用这类异步电动机的稳态模型来式中：，为相电流幅值。设计其控制策略，这就为通用型变频器提供了广泛参考文献[1]根据这个特性，认为有效值可以的空间。通过在A相过零点时刻通过一次采样得到的三相5级通用型高压级联变频器拓扑图如图1所瞬时值计算得到，具体见式(2)示，供电电压等级为6kV，电网通过隔离变压器给功Im

7、=i,／,／2=fF(t)f／,／3，(2)收稿日期：2012—10—26式中：，为有效值；为采样时刻最大值，也就是幅第3期丁明进，等：高压级联变频器输出电流有效值检测方法·33·N高次谐波，一般的调理方法是对此部分进行滤波，这样电流有效值仅为滤波后部分。图2为某公司变频器调试时输出电流波形。图2变频器输出电流波形示意图分析某现场采集得到的数据，得出的基波幅值和总畸变比率见表1。由表1可以看出，三相的平衡度还是很好的，但电流中有相当比例的谐波畸变，这对上述2种方法的精确度影响较大。表1三相电流分析图

8、1通用型高压级联变频器拓扑图值；『F(t)『为A相电流过零点t。时刻三相电流实时采样值。这个算法要求测量必须有准确的过零点先设一组含有谐波的三相电流时刻，而对于数字采样来说，即使有很高的采样频A=5sin(wt)+sin(3wt)+sin(dwt)率，也无法保证在过零点处实现采样，必然会给系统iB=5sin(art一120。)+sin(3wt)+sin(4wt一120。)。(5)计算带来误差。ic=5sin(~+129。)+sin(：~ot)+sin(do)t+120