变频器原理及应用 第2版 教学课件 作者 王廷才 课件第5章 高（中）压变频器.ppt

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1、第5章高（中）压变频器5.1高（中）压变频器概述5.1.1高（中）压变频器的分类高（中）压变频器按主电路的结构方式分为交-交方式和交-直-交方式。5.1.2高（中）压变频调速系统的基本形式（1）直接高-高型直接高-高型（也有的称为直接中-中型）变频调速系统的电路结构如图5-2所示。图5-2直接高-高型变频调速系统《变频器原理与应用(第2版）》第5章（2）高-中型高-中型变频调速系统的电路结构如图5-3所示。图5-3高-中型变频调速系统（3）高-低-高型高-低-高型（有的也称为中-低-中型）变频调速系

2、统的电路结构如图5-4所示。图5-4高-低-高型变频调速系统《变频器原理与应用(第2版）》第5章5.1.3高（中）压变频器的应用1．拖动风机或水泵2．压缩机、鼓风机、轧机或其它工作机械(1)可精确地调节速度或流量，保证工艺质量。(2)可直接与工作机械耦合，省去减速机等中间机械环节，减少投资和中间费用。(3)可接受计算机或PLC的模拟或数字信号，进行实时控制，且控制性能优越。3．要求起动性能好的机械实现“软”起动。电机速度从零开始起动：可使电机电流限制在规定值以下(一般在额定电流的1.5～2倍以内)，

3、以选定的加速度平稳升速，直到指定速度。《变频器原理与应用(第2版）》第5章5.1.4高（中）压变频器的技术要求1.可靠性要求高2.对电网的电压波动容忍度大3.降低谐波对电网的影响4.改善功率因数5.抑制输出谐波成分6.抑制共模电压和du／dt的影响《变频器原理与应用(第2版）》第5章5.2高（中）压变频器的主电路结构5.2.1晶闸管电流型变频器图5-5所示为晶闸管电流型变频器的主电路。图5-5晶闸管电流型变频器的主电路《变频器原理与应用(第2版）》第5章晶闸管电流型变频器采用晶闸管三相桥式整流电路将

4、交流变为直流，然后再经晶闸管三相桥式逆变电路将直流变为频率可调的交流，将其输出以控制电机运行和调速。由于在它的直流母线上串联有平波电抗器，因此该变频器称为电流型变频器。《变频器原理与应用(第2版）》第5章5.2.2GTO电流型变频器GTO电流型变频器的主电路如图5-6所示。图5-6GTO电流型变频器的主电路《变频器原理与应用(第2版）》第5章图5-6电路中，变压器二次绕组采用Y和Δ不同联结组别，是为了获得互差60°的六相电压，既可以减少整流后的电压纹波，也可以降低电网的谐波。整流部分采用SCR器件，

5、逆变部分采用了可关断晶闸管GTO，开关频率为180Hz。电路可以说是电流源和PWM技术的结合(简称“CSI-PWM技术”)。由于采用脉宽调制方式，输出谐波降低，滤波器可大大减小，但不能省去。实际使用中常加电容滤波器，为防止电容与电动机的电感在换向过程中产生谐振，其数值需仔细选择。《变频器原理与应用(第2版）》第5章5.2.31GBT并联多重化PWM电压型变频器图5-7所示为并联多重化PWM电压型变频器电路图。图5-7并联多重化PWM电压型变频器主电路《变频器原理与应用(第2版）》第5章图5-7采用二

6、极管构成二组三相桥式整流电路，按12脉波组态，输出为二重式，每组由六个IGBT构成一个桥式逆变单元。输出滤波器用来去除PWM的调制波中的高频成分并减少du／dt、di／dt的影响，由于频率高，滤波器的体积很小。《变频器原理与应用(第2版）》第5章5.2.4三电平高（中）压变频器IGBT三电平高压变频器的主电路如图5-8所示。图5-8IGBT三电平高（中）压变频器的主电路《变频器原理与应用(第2版）》第5章图5-8中，变频器的整流部分由两个三相桥电路串联，输出12脉波的直流电压，大大减少了电网侧的谐波

7、成分。同时，直流侧采用两个相同的电解电容串联滤波，在中间的连接处引出一条线与逆变电路中的钳位二极管相接，若将该节点视为参考点（电压为零），则加到逆变器的电平有三个：Ud、0、-Ud。所以逆变器部分是由IGBT和箝位二极管组成的三电平电压型逆变器。《变频器原理与应用(第2版）》第5章《变频器原理与应用(第2版）》第5章图5-10所示为三电平变频器输出相电压、相电流波形。图中阶梯形PWM波为电压波形，近似正弦波为电流波形(Ud为峰值电压)。这种变频器输出的线电压有5个电平，输出谐波小，du/dt小，使电

8、动机电流波形的失真度从17%降低为2%左右。图5-10三电平变频器输出电压、电流波形《变频器原理与应用(第2版）》第5章5.2.5五电平高（中）压变频器图5-11为五电平逆变器主电路，其工作原理与三电平逆变器相似.图5-11五电平逆变器主电路《变频器原理与应用(第2版）》第5章这种结构的优点是：在器件耐压相同的条件下，能输出更高的交流电压，适合制造更高电压等级的变频器。缺点是：用单个逆变器难以控制有功功率传递，存在电容电压均压问题。《变频器原理与应用(第2版）》第5章