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变频器中高压变频器选型参考

时间:2021-10-25   访问量:1002

      交流高压变频器从用途上一般分为两种,一种是通用型高压变频器,主要用于节能应用;另一种是工艺应用,即生产过程要求电机调速,节能在决策中起次要的作用。当今中国,节能减排是基本国策,而高压变频器是电机传动系统节能的易于实施,效果很好的方式,导致了市场对节能型通用高压变频器的广泛需求。这里主要对通用型高压变频器的选型提出一些参考意见。

      交流高压变频器从用途上一般分为两种,一种是通用型高压变频器,主要用于节能应用;另一种是工艺应用,即生产过程要求电机调速,节能在决策中起次要的作用。当今中国,节能减排是基本国策,而高压变频器是电机传动系统节能的易于实施,效果很好的方式,导致了市场对节能型通用高压变频器的广泛需求。这里主要对通用型高压变频器的选型提出一些参考意见。

通用型高压变频器从拓扑结构上说,主要分为单元串联多电平型、PWM电流源型、三电平型、负载换流型(LCI)几个大类。

单元串联多电平型

      此种变频器采用多个低压的功率单元串联实现高压,输入侧的降压变压器采用移相方式,可消除对电网的谐波污染,输出侧采用多电平正弦PWM技术,可适用于任何电压的普通电机,另外,在某个功率单元出现故障时,可自动退出系统,而其余的功率单元可继续保持电机的运行,减少停机时造成的损失。

      系统采用模块化设计,可迅速替换故障的功率单元,这样用户如果有备用的单元,则可以自行进行维护。这种变频器可以根据用户的电压决定串联单元数目的多少,可以实现任意的电压输出,因此对于改造项目非常适宜。单元串联多电平型变频器在我国市场上新售的变频器中占绝大多数。国内厂家以利德华福为代表,国外厂家以西门子-罗宾康为代表。

      单元串联多电平型变频器实现能量回馈比较复杂(每个单元都要实现),目前也有国内厂家在进行尝试,并有样机推出。

PWM电流源型

      电流源型逆变部分采用SGCT直接串联解决耐压问题,直流部分用电抗器储存能量,目前的技术水平可以做到7.2kV输出电压,所以适应国内大部分电压为6kV这一现状。电流源型变频器输入侧采用晶闸管整流,功率因数比较低;后来,开发出了双PWM型式,用SGCT整流,解决了这个问题,有源滤波器并将电网侧的变压器用电抗器代替。

      电流源型变频器依据电网的相位进行整流控制,对电网的波动比较敏感;由于采用电流控制,输出滤波器的设计比较麻烦,而两电平变频器的共模电压和谐波、dv/dt问题较突出,所以对电机的要求较高。电流源型变频器有可回馈能量的优点,在需要快速制动的场合有竞争优势。电流源型变频器的成本较高,目前只有美国ROCKWELL公司提供这个产品。

三电平型变频器

      三电平型变频器采用钳位电路,解决了两只功率器件的串联的问题,并使相电压输出具有三个电平。三电平逆变器的主回路结构环节少,虽然为电压源型结构,但易于实现能量回馈。三电平变频器在国内市场遇到的大难题是电压问题,其大输出电压达不到6kV,而国内的电网大多是6kV和10kV。

      目前,ABB公司推出的ACS5000系列,实际上是三电平变频器与单元串联多电平变频器的结合,每个单元都是三电平的桥臂,而只有单元串联。这种结构解决了6kV电机调速的需要,成本较高,只在大功率场合有竞争优势。

LCI(负载换流变频器)

      这种变频器,实际上是电流源型变频器,采用晶闸管整流和逆变,电抗器作为储能环节。由于晶闸管不能自关断,因此依靠负载电机的反电势,电机一般都使用同步电机。这种变频器一般仅适用于超大功率的电机,在国内应用较多的是大型电机的启动,如高炉风机、烧结风机的软启动等;电机启动成功以后,投入工频电网运行,变频器则退出运行。

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