变频器技术及应用ppt课件 第5章 变频器应用技术.ppt

《变频器技术及应用ppt课件 第5章 变频器应用技术.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第5章变频器应用技术变频器的主电路形式任务1变频器的控制及特性分析任务2正确选择变频器的载波频率任务3解决变频器节能运行时的几个问题任务4功率模块IGBT、IPM的性能及使用时的有关问题任务5变频器的选用电任务6变频器可选用的外置单元任务7变频器的保护任务8任务1变频器的主电路形式阶段1概述众所周知，不论是低压变频器(≤500V)还是高压变频器(5~10kV)，其主电路多数属于电压源型(VSI)的交—直—交结构形式。原因是它与电流源型(CSI)相比具有运行稳定、调速范围宽、输出波形好、输入电流谐波含量低、功率因数高、效率高、电路简单、适应性好等优

2、点，故应用十分广泛。一般据输出电压的高低、电动机功率的大小、谐波分量的要求、输出波形的平滑性的要求、设备成本的大小、系统设备占地面积、使用器件的耐压允许值、使用的可靠性、使用设备的特性及技术要求等不同，变频器的主电路形式主要有二电平电路形式、三电平电路形式和多电平电路形式等。阶段2二电平电路形式国内外所有品牌的低压变频器几乎都是二电平6脉冲主电路结构形式(见图5-1)。因输入电压较低，功率较小(≤200kW)，电网电压可直接进入整流环节。我国设计规范规定，当电动机功率大于200kW时，宜采用高压供电方式，当今低压大容量变频器已达1500kW，因此

3、，当电动机功率大于200kW而又采用高压供电方式时，一般采用以下两种方案。1.高—低—低方案(见图5-2)高—低—低方案可采用通用的低压变频器，易于改造现有设备，可靠性高，造价低，但降压变压器要特殊设计。2.高—低—高方案(见图5-3)高—低—低方案投资高，效率低，占地多，升压变压器要特殊设计。3.高—低—低方案或高—低—高方案高—低—低方案或高—低—高方案在对现有设备采用变频器进行技术改造时，而且在资金受到一定制约的条件下，也是较合适的方法。图5-1二电平6脉冲主电路图5-2高—低—低方案图5-3高—低—高方案阶段3三电平电路形式当电压源型变频

4、器输出电压为1~6kV时，为避免整流及逆变器件串联引起的动态均压，降低输出的谐波分量，可采用三电平电路形式，也称中心点钳位(NPC)方式(见图54)。其整流电路一般是12脉冲，如要求更高时，还可用18脉冲、24脉冲，甚至30脉冲。这时输入整流变压器的二次侧分别是2个、3个、4个、5个绕组，但以12脉冲为多数。该电路适用不大于6kV的输出电压。若采用对称的PWM整流电路，可实现四象限运转。其技术特点为：采用三电平PWM控制输出谐波较低，比较经济实用，占地面积小，可选用HVIGBT或IGCT，以减少元器件的数量，不需要用常规的串、并联方式来提高电

5、压、增大电流，进一步提高了可靠性。例如，德国的西门子变频器采用IGBT，欧洲的ABB变频器采用IGCT，美国的GE变频器采用IGCT，都属于三电平电路形式。图5-4采用高压IGBT的三电平高压变频调速系统阶段4多电平电路形式当高压变频器输出电压为6～10kV时，一般采用多电平电路形式(CMSL)。多电平电路形式是由若干个低压PWM变频功率单元，以输出电压串联方式，功率单元为三相输入、单相输出(见图5-5)来实现直接高压输出的方法(见图5-6)。图5-5多电平电路形式的功率单元多电平电路的变压器的二次绕组个数应与三相功率单元数相等，而且二次绕组采用

6、多重化的移相方法，因此对电网谐波污染最小时约为1%，功率因数大于0.95，其综合性能优于三电平电路结构，载波频率高达6kHz，但只能二象限运行。其技术特点为：采用多重化脉宽调制技术，输出谐波最小，消除了谐波引起的转矩脉动，电动机的发热及噪声大大减小，可使用普通电动机。但使用器件数量大大增加，主变压器结构复杂，成本高，投资大。图5-6单元串联多电平变频器原理阶段5直接高进高出电路形式HV-IGBT串联直接高压二电平方式的SPWM变频器(见图5-7)效率超过96%，功率因数大于0.95，谐波符合IEEE-519—1992标准(美国电气和电子工程师协会

7、的文件)和GB14549—1993标准(电能质量公用电网谐波标准)要求。其技术特点为：无输入、输出变压器，IGBT串联直接高压二电平方式，器件使用数量最少，电路简单，占地面积很小，造价低，可靠性高。当电动机功率大于1200kW时，建议选用具有12脉冲输入变压器的电路形式。图5-7HV-IGBT串联直接高压二电平电路阶段6电流源型高压变频器美国罗克韦尔公司一直采用电流源型(CSI)高压变频器(见图5-8)。其早期的1557型变频器采用高—高电路形式，是交—交变换，以前选用SCR或GTO作逆变器件。近年来开发的POWERFlex7000系列变频器则

8、选用最先进的高压大功率器件SGCT(对称门极换流晶闸管)，具有IGCT所有的优点并可阻断双方向的电压，进一步减少使用器件的数量，适用于5