高(中)压变频器

《变频器原理与应用(第2版）》第5章
5.2.2 GTO电流型变频器
GTO电流型变频器的主电路如图5-6所示。
图5-6 GTO电流型变频器的主电路
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图5-6电路中，变压器二次绕组采用Y和Δ不 同联结组别，是为了获得互差60°的六相电压， 既可以减少整流后的电压纹波，也可以降低电 网的谐波。整流部分采用SCR器件，逆变部分 采用了可关断晶闸管GTO，开关频率为180Hz。 电路可以说是电流源和PWM技术的结合(简称 “CSI-PWM技术”)。由于采用脉宽调制方式， 输出谐波降低，滤波器可大大减小，但不能省 去。实际使用中常加电容滤波器，为防止电容 与电动机的电感在换向过程中产生谐振，其数 值需仔细选择。
5.2.1 晶闸管电流型变频器
图5-5
晶闸管电流型变频器的主电路
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晶闸管电流型变频器采用晶闸管三 相桥式整流电路将交流变为直流，然后 再经晶闸管三相桥式逆变电路将直流变 为频率可调的交流，将其输出以控制电 机运行和调速。由于在它的直流母线上 串联有平波电抗器，因此该变频器称为 电流型变频器。
1．拖动风机或水泵 2．压缩机、鼓风机、轧机或其它工作机械 (1) 可精确地调节速度或流量，保证工艺质量。 (2) 可直接与工作机械耦合，省去减速机等中间机械环 节，减少投资和中间费用。 (3) 可接受计算机或PLC的模拟或数字信号，进行实时控 制，且控制性能优越。 3．要求起动性能好的机械
实现“软”起动。电机速度从零开始起动：可使电机电流限制在 规定值以下(一般在额定电流的1.5～2倍以内)，以选定的加速度平稳 升速，直到指定速度。
第5章 高（中）压变频器
5.1 高（中）压变频器概述
5.1.1 高（中）压变频器的分类 高（中）压变频器按主电路的结构方式分为交-交方式和交-直-交方式。
5.1.2 高（中）压变频调速系统的基本形式
（1）直接高-高型 直接高-高型（也有的称为直接中-中型）变频调速系统的电路结构如图5-2所 示。
图5-2 直接高-高型变频调速系统
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5.1.4 高（中）压变频器的技术要求
1. 2. 3. 4. 5. 6.
可靠性要求高 对电网的电压波动容忍度大 降低谐波对电网的影响 改善功率因数 抑制输出谐波成分 抑制共模电压和du／dt的影响
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5.2 高（中）压变频器的主电路结构
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（2）高-中型
高-中型变频调速系统的电路结构如图5-3所示。
图5-3 高-中型变频调速系统
（3）高-低-高型
高-低-高型（有的也称为中-低-中型）变频调速系统的电路结构如 图5-4所示。
图5-4
高-低-高型变频调速系统
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5.1.3 高（中）压变频器的应用
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5．3 高压变频器对电动机的影响及防治措施
在高压变频器中，对电动机的影响起决定作用的是逆 变器的电路结构和控制特性，逆变器主要通过输出谐波、 输出电压变化率du／dt和共模电压来影响电动机的绝缘 和使用寿命，这些因素产生的影响如表5-4所示。
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图5-10所示为三电平变频器输出相电压、相电流波形。 图中阶梯形PWM波为电压波形，近似正弦波为电流波形 (Ud为峰值电压)。这种变频器输出的线电压有5个电平， 输出谐波小， du/dt 小，使电动机电流波形的失真度从 17%降低为2%左右。
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5.2.3 1GBT并联多重化PWM电压型变频器
图5-7所示为并联多重化PWM电压型变频器电路图。
图5-7 并联多重化PWM电压型变频器主电路
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图 5-7 采用二极管构成二组三相桥式整 流电路，按12脉波组态，输出为二重式， 每组由六个IGBT构成一个桥式逆变单元。 输出滤波器用来去除PWM的调制波中的高 频成分并减少du／dt、di／dt的影响，由于 频率高，滤波器的体积很小。
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5.2.4 三电平高（中）压变频器 IGBT三电平高压变频器的主电路如图5-8所示。
图5-8 IGBT三电平高（中）压变频器的主电路
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图 5-8 中，变频器的整流部分由两个三 相桥电路串联，输出12脉波的直流电压， 大大减少了电网侧的谐波成分。同时，直 流侧采用两个相同的电解电容串联滤波， 在中间的连接处引出一条线与逆变电路中 的钳位二极管相接，若将该节点视为参考 点（电压为零），则加到逆变器的电平有 三个：Ud、0、-Ud。所以逆变器部分是由 IGBT和箝位二极管组成的三电平电压型逆 变器。
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5.2.6 IGBT功率单元多级串联电压型变频器
图5-13
山东风光JD-BP37系列高压变频器的系统结构
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多级串联高（中）压变频器采用多级小 功率低电压 IGBT 的 PWM 变频单元，分别 进行整流、滤波、逆变，将其串联叠加起 来得到高压三相变频输出。例如，对于 6kV 输出，每相采用 6 组低压 IGBT 功率单 元，每个功率单元由一体化的输入隔离变 压器二次侧绕组分别供电，二次绕组采用 延边三角形接法，18个二次绕组分成三个 位组，互差 20°，实现输入多重化接法， 可消除各功率单元产生的谐波。电源侧电 压畸变率小于 1.2 ％，电流畸变率小于 0.8 ％，因此变频器对电网污染小。
图5-10 三电平变频器输出电压、电流波形
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5.2.5 五电平高（中）压变频器
图 5-11 为五电平逆变器主电路，其工作原理与三电
平逆变器相似.
图5-11 五电平逆变器主电路
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这种结构的优点是：在器件耐 压相同的条件下，能输出更高的 交流电压，适合制造更高电压等 级的变频器。缺点是：用单个逆 变器难以控制有功功率传递，存 在电容电压均压问题。