第5章 高(中)壓變頻器

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1、第5章高（中）壓變頻器5.1高（中）壓變頻器概述5.1.1高（中）壓變頻器的分類高（中）壓變頻器按主電路的結(jié)構(gòu)方式分為交-交方式和交-直-交方式。5.1.2高（中）壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本形式（1）直接高-高型直接高-高型（也有的稱為直接中-中型）變頻調(diào)速系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)如圖5-2所示。圖5-2直接高-高型變頻調(diào)速系統(tǒng)《變頻器原理與應(yīng)用(第2版）》第5章（2）高-中型高-中型變頻調(diào)速系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)如圖5-3所示。圖5-3高-中型變頻調(diào)速系統(tǒng)（3）高-低-高型高-低-高型（有的也稱為中-低-中型）變頻調(diào)速系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)如圖5-4所示。圖5-4高-低-高

2、型變頻調(diào)速系統(tǒng)《變頻器原理與應(yīng)用(第2版）》第5章5.1.3高（中）壓變頻器的應(yīng)用1．拖動(dòng)風(fēng)機(jī)或水泵2．壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、軋機(jī)或其它工作機(jī)械(1)可精確地調(diào)節(jié)速度或流量，保證工藝質(zhì)量。(2)可直接與工作機(jī)械耦合，省去減速機(jī)等中間機(jī)械環(huán)節(jié)，減少投資和中間費(fèi)用。(3)可接受計(jì)算機(jī)或PLC的模擬或數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，且控制性能優(yōu)越。3．要求起動(dòng)性能好的機(jī)械實(shí)現(xiàn)“軟”起動(dòng)。電機(jī)速度從零開始起動(dòng)：可使電機(jī)電流限制在規(guī)定值以下(一般在額定電流的1.5～2倍以內(nèi))，以選定的加速度平穩(wěn)升速，直到指定速度。《變頻器原理與應(yīng)用(第2版）》第5章5.1.4高（中）

3、壓變頻器的技術(shù)要求1.可靠性要求高2.對電網(wǎng)的電壓波動(dòng)容忍度大3.降低諧波對電網(wǎng)的影響4.改善功率因數(shù)5.抑制輸出諧波成分6.抑制共模電壓和du／dt的影響《變頻器原理與應(yīng)用(第2版）》第5章5.2高（中）壓變頻器的主電路結(jié)構(gòu)5.2.1晶閘管電流型變頻器圖5-5晶閘管電流型變頻器的主電路《變頻器原理與應(yīng)用(第2版）》第5章晶閘管電流型變頻器采用晶閘管三相橋式整流電路將交流變?yōu)橹绷?，然后再?jīng)晶閘管三相橋式逆變電路將直流變?yōu)轭l率可調(diào)的交流，將其輸出以控制電機(jī)運(yùn)行和調(diào)速。由于在它的直流母線上串聯(lián)有平波電抗器，因此該變頻器稱為電流型變頻器。《變頻器原理

4、與應(yīng)用(第2版）》第5章5.2.2GTO電流型變頻器GTO電流型變頻器的主電路如圖5-6所示。圖5-6GTO電流型變頻器的主電路《變頻器原理與應(yīng)用(第2版）》第5章圖5-6電路中，變壓器二次繞組采用Y和Δ不同聯(lián)結(jié)組別，是為了獲得互差60°的六相電壓，既可以減少整流后的電壓紋波，也可以降低電網(wǎng)的諧波。整流部分采用SCR器件，逆變部分采用了可關(guān)斷晶閘管GTO，開關(guān)頻率為180Hz。電路可以說是電流源和PWM技術(shù)的結(jié)合(簡稱“CSI-PWM技術(shù)”)。由于采用脈寬調(diào)制方式，輸出諧波降低，濾波器可大大減小，但不能省去。實(shí)際使用中常加電容濾波器，為防止電容

5、與電動(dòng)機(jī)的電感在換向過程中產(chǎn)生諧振，其數(shù)值需仔細(xì)選擇?！蹲冾l器原理與應(yīng)用(第2版）》第5章5.2.31GBT并聯(lián)多重化PWM電壓型變頻器圖5-7所示為并聯(lián)多重化PWM電壓型變頻器電路圖。圖5-7并聯(lián)多重化PWM電壓型變頻器主電路《變頻器原理與應(yīng)用(第2版）》第5章圖5-7采用二極管構(gòu)成二組三相橋式整流電路，按12脈波組態(tài)，輸出為二重式，每組由六個(gè)IGBT構(gòu)成一個(gè)橋式逆變單元。輸出濾波器用來去除PWM的調(diào)制波中的高頻成分并減少du／dt、di／dt的影響，由于頻率高，濾波器的體積很小?！蹲冾l器原理與應(yīng)用(第2版）》第5章5.2.4三電平高（中）壓

6、變頻器IGBT三電平高壓變頻器的主電路如圖5-8所示。圖5-8IGBT三電平高（中）壓變頻器的主電路《變頻器原理與應(yīng)用(第2版）》第5章圖5-8中，變頻器的整流部分由兩個(gè)三相橋電路串聯(lián)，輸出12脈波的直流電壓，大大減少了電網(wǎng)側(cè)的諧波成分。同時(shí)，直流側(cè)采用兩個(gè)相同的電解電容串聯(lián)濾波，在中間的連接處引出一條線與逆變電路中的鉗位二極管相接，若將該節(jié)點(diǎn)視為參考點(diǎn)（電壓為零），則加到逆變器的電平有三個(gè)：Ud、0、-Ud。所以逆變器部分是由IGBT和箝位二極管組成的三電平電壓型逆變器。《變頻器原理與應(yīng)用(第2版）》第5章《變頻器原理與應(yīng)用(第2版）》第5章

7、圖5-10所示為三電平變頻器輸出相電壓、相電流波形。圖中階梯形PWM波為電壓波形，近似正弦波為電流波形(Ud為峰值電壓)。這種變頻器輸出的線電壓有5個(gè)電平，輸出諧波小，du/dt小，使電動(dòng)機(jī)電流波形的失真度從17%降低為2%左右。圖5-10三電平變頻器輸出電壓、電流波形《變頻器原理與應(yīng)用(第2版）》第5章5.2.5五電平高（中）壓變頻器圖5-11為五電平逆變器主電路，其工作原理與三電平逆變器相似.圖5-11五電平逆變器主電路《變頻器原理與應(yīng)用(第2版）》第5章這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：在器件耐壓相同的條件下，能輸出更高的交流電壓，適合制造更高電壓等級(jí)的

8、變頻器。缺點(diǎn)是：用單個(gè)逆變器難以控制有功功率傳遞，存在電容電壓均壓問題。《變頻器原理與應(yīng)用(第2版）》第5章5.2.6IGBT功率單元多級(jí)串聯(lián)電壓型變