高压变频器原理及应用.docx

高压变频器原理及应用【摘要】近年来随着我国经济的发展我国在高压变频器方面的发展也是十分迅速的。通过对高压变频器的原理进行分析可以对其进行良好的改造促进其更加广泛的应用。【关键字】高压变频器原理应用分析中图分类号：TN773文献标识码：A文章编号：一、前言本文笔者试着从高压变频器的基本概述进行分析并进一步分析了高压变频器的工作原理以及其应用希望笔者的分析对于高压变频器的发展具有一定的作用。二、高压变频器概述高压变频器是采用若干个变频功率单元串联的方式实现直接高压输出。在变频器中由多个低压单元串联连接构成驱动系统的高压输出。基于这种拓扑结构使得高压变频器具备了在维护、功率品质方面的优点另外变频器通过快速功率单元旁路是系统的可靠性大大增加。该变频器具有对电网谐波危害小输入功率因素高无需采用输入谐波滤波器和功率因素补偿装置。输出波形质量好不存在谐波引起的电机附加发热和转矩脉动噪音输出dv/dt共模电压等问题不必设置输出滤波器就可以用于普通的异步电机。传统的变频器拥有5个独立部件即输入滤波器、功率因数补偿、隔离变压器、逆变装置和输出滤波器。而无谐波高压变频器完美的输入/输出特性因此其内部仅需隔离变压器和变频器两个主要部件。与普通采用高压器件直接串联的变频器相比由于采用整个功率单元串联器件承受的最高电压为单元内直流母线的电压可直接使用低压功率器件器件不必串联不存在器件串联引起的均压问题。功率单元中采用的低压IGBT功率模块驱动电路简单技术成熟可靠。功率单元采用模块化结构同一变频器内的所有功率单元可以互换维修业非常方便。由于采用功率单元串联结构所以可以采取功率单元旁路技术当功率单元故障时控制系统可以将故障单元自动旁路采用中心点漂移技术变频器仍可降额继续运行大大提高了系统的可靠性。三、高压变频器的工作原理1、移相式变压器移相变压器的副边绕组分为三组构成X脉冲整流方式；这种多极移相叠加的整流方式可以大大改善网侧的电流波形使负载下的网侧功率因数接近1。另外由于副边绕组的独立性使每个功率单元的主回路相对独立这样大大提高了可靠性。2、智能化功率单元所有的功率模块均为智能化设计具有强大的自诊断指导能力一旦有故障发生时功率模块将故障信息迅速返回到主控单元中主控单元及时将主要功率元件IGBT关断保护主电路；同时在中文人机界面上精确定位显示故障位置、类别。在设计时已将一定功率范围内的单元模块进行了标准化考虑以此保证了单元模块在结构、功能上的一致性。当模块出现故障时在得到报警器报警通知后可在几分钟内更换同等功能的备用模块减少停机时间。6kV电网电压经过副边多重化的隔离变压器降压后给功率单元供电功率单元为三相输入单相输出的交直流PWM电压源型逆变器结构相邻功率单元的输出端串联起来形成Y接结构实现变压变频的高压直接输出供给高压电动机。6kV电压等级的高压变频器每相由六个额定电压为600V的功率单元串联而成输出相电压最高可达3464V线电压达6000V左右。改变每相功率单元的串联个数或功率单元的输出电压等级就可以实现不同电压等级的高压输出。每个功率单元分别由输入变压器的一组副边供电功率单元之间及变压器二次绕组之间相互绝缘。二次绕组采用延边三角形接法实现多重化以达到降低输入谐波电流的目的。6kV电压等级的变频器给18个功率单元供电的18个二次绕组每三个一组分为6个不同的相位组互差10度电角度形成36脉冲的整流电路结构输入电流波形接近正弦波这种等值裂相供电方式使总的谐波电流失真大为减少变频器输入的功率因数可达到0．95以上。3、双DSP控制系统主控器的核心为双DSP的CPU单元使指令能在纳秒级完成。这样CPU单元可以很快的根据操作命令、给定信号及其它输入信号计算出控制信息及状态信息快速的完成对功率单元的监控。4、GPRS远程监控通过FTU配网装置将采集到的'实际频率'、'定子电压'、'定子电流'、'压力'以及系统运行的状态量和报警信息等等数据利用GPRS网络发送到后台服务器后台服务器可根据所收到的数据信息的分析结果作出相应的处理操作包括监测工作状态、系统运行参数、电流、电压的超标报警这样就可以对现场进行实时监控以确定安全情况和运行情况。大幅提高了系统运行的可靠性、操作方式更加灵活、同时也减少了维护费用。四、高压变频器在电厂的应用分析1、选择合适的高压变频器类型目前结合电厂负荷实际情况做好选型工作是使用高压变频技术最重要的一步。工程实践中通常选用高―低―高型变频器以及直接高压型变频器中的三电平方案和单元串联多电平方案。①负载容量小于