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中高壓變頻器的分類和比較

作者: 時間:2011-03-22 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

1 概述

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/179351.htm

目前,世界上的高壓不像低壓那樣具有成熟的一致性的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),而是限于功率器件的電壓耐量和高壓使用條件的矛盾,國內(nèi)外各生產(chǎn)廠商,采用不同的功率器件和不同的主電路結(jié)構(gòu),以適應(yīng)各種拖動設(shè)備的要求,因而在各項(xiàng)性能指標(biāo)和適用范圍上也各有差異。

根據(jù)有無直流環(huán)節(jié)而將高壓變頻器分為兩大類:

1)無直流環(huán)節(jié)的變頻器,即交—交變頻器;

2)有直流環(huán)節(jié)的變頻器稱為交—直—交變頻器,其中直流環(huán)節(jié)采用大電感以平抑電流脈動的變頻器稱為電流源型變頻器;直流環(huán)節(jié)采用大電容以抑制電壓波動的變頻器則稱為電壓源型變頻器。

電流源型變頻器又可以分為:

——負(fù)載換向式(晶閘管)變頻器(LCI);

——采用自關(guān)斷器件(GTO或SGCT)的變頻器。

電壓源型變頻器則可以分為:

——功率器件串聯(lián)二電平直接高壓變頻器;

——采用IGCT或HV-IGBT的三電平變頻器;

——采用LV-IGBT的單元串聯(lián)多電平變頻器。

將上述歸納起來如圖1所示。

(a) 交—交變頻器

(b) 電流源型變頻器

(c) 電壓源型變頻器

圖1 3種高壓變頻器框圖

2 交—交變頻器(CYCLO)

交—交變頻器是采用晶閘管實(shí)現(xiàn)的無直流環(huán)節(jié)的直接由交流到交流的變頻器,也叫做周波換流器。當(dāng)電壓在3kV以下時,每相要用12只晶閘管,三相共36只;當(dāng)電壓超過3kV時,晶閘管必須串聯(lián)使用,所用的晶閘管要成倍增加。其電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。

(a) 星形接法 (b) 三角形接法

圖2 交—交變頻器主電路結(jié)構(gòu)

其優(yōu)點(diǎn)是可用于驅(qū)動同步和異步電機(jī);堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩和保持轉(zhuǎn)矩大;動態(tài)過載能力強(qiáng);可四象限運(yùn)行;電機(jī)功率因數(shù)可為cosφ=1;極佳的低速性能;弱磁工作范圍廣;轉(zhuǎn)矩質(zhì)量高;效率高。

其主電路結(jié)構(gòu),電壓電流波形分別如圖2、圖3所示。

圖3 交—交變頻器的電流電壓波形

其缺點(diǎn)是功率因數(shù)與速度有關(guān),低速時功率因數(shù)低;最大輸出頻率為電源頻率的 1/nn=2,3,……);最大轉(zhuǎn)速500r/m;網(wǎng)側(cè)諧波大。

適用于軋鋼機(jī),船舶主傳動和礦石粉碎機(jī)等低速轉(zhuǎn)動設(shè)備。

3 負(fù)載換向式(晶閘管)變頻器(LCI)

適用于同步電機(jī)加轉(zhuǎn)子位置檢測器的高速高頻調(diào)速傳動場合,可實(shí)現(xiàn)近似于直流電機(jī)的調(diào)速特性(無換向器電機(jī)),可省去維護(hù)困難的機(jī)械式換向器和電刷。功率范圍可達(dá)100MW以上,轉(zhuǎn)速可以大于7000r/m,電壓范圍可達(dá)1~23kV。

其主電路結(jié)構(gòu),電壓電流波形,網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)分別如圖4、圖5、圖6所示。

圖4 LCI變頻器主電路結(jié)構(gòu)


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