高压变频器比较(内部)

800KW/6.3KV高压变频调速装置的性能、可靠性、服务比较及说明

目录

第一章：概述--------------------- 3 第二章：高压大功率变频器的性能--------------------- 4 第三章：技术服务---------------------- 13 第四章：ROBICON公司在国内的业绩---------------------- 16 第五章：高压变频器综合技术参数比较：---------------------- 21

一、概述

1、常用高压变频器分类 1.1.按输出电压方式：

高高型：直接输出3kV 或6KV 高压，变频器输出没有升压变压器；其特点是可靠性高、效率高、价

格贵。

高低高型：使用低压变频器输出2300V 或690V ，再增加升压变压器升到3KV 或6KV ；其特点是相对

效率低（系统效率为95%）、高可靠性、价格便宜、维护成本低。 1.2.按中间环节类型：

电压源：中间直流环节为电容。 电流源：中间直流环节为电感。 1.3.按电路结构型式：

三电平(中心点钳位)：输出电压有3个电平。

功率单元电压串联结构：6KV 系列输出电平有13电平。 2、变频器基本结构

整流电路 直流滤波环节 逆变电路的 控制 3、变频器拓扑结构

一般都由三部分组成:

整流电路: AC to DC(交流-直流); 中间直流环节:滤波和能量储存; 逆变器:DC to AC(直流-交流). 输出的电压(电流)和频率进行协调控制

二、高压大功率变频器的性能

高压大功率变频器有输入谐波、输入功率因素、输出波形质量、可靠性 四项重要性能指标 AC-DC

Conversion

DC-AC Conversion

DC Link

AC Input;

fixed Frequency, fixed Voltage

AC Output;

variable Frequency, variable Voltage

Motor

Capacitor or Inductor

2.1.1. 输入谐波的概念：

谐波就是无用和有害的电压和电流，一般频率变化并且和基波叠加在一起；谐波产生于非线性负载，使得电流和电压不成比例。

下例是加入5次谐波的波形

高压变频器输入整流环节都为非线性的，会对电网产生谐波，其输入谐波的幅值与变频器整流环节的

脉冲数(

或多重化的次数)密切相关。

输入谐波对电力系统的影响：如果变频器输入电流谐波较大，对电力系统会影响继电保护装置、测量仪器仪表、计算机系统及通信设备的正常工作。谐波会使挂在同一电网的电机，变压器和电容器等用电设备损耗增大，严重时会过热或烧损。

输入谐波的标准：IEEE519-1992国际标准

GB/T14549-93国家标准

GB/T14549-93国家标准：

对电压而言，就6KV 和10KV 电网要求电压总谐波不超过4%

对电流而言，在基准短路容量为100MV A 的条件下，对每次谐波电流的幅值提出了具体的要求，对

6KV 电网：

✧ 2次谐波电流小于43A ✧ 3次谐波电流小于34A ✧ 4次谐波电流小于21A ✧ 5次谐波电流小于34A ✧ 6次谐波电流小于14A

将各次谐波换算成百分比，也为4%左右。

12 脉冲二极管整流电路 12 脉冲二极管整流电路输入电流

12 脉冲晶闸管整流电路 12 脉冲晶闸管整流电路输入电流

2.1.2. 消除输入谐波的有效方法

减少输入谐波的有效措施是将输入变压器进行多重化设计形成多脉冲整流。 从理论上可以推导出下列结论：

12脉冲整流：11次以下谐波自动抵销 18脉冲整流：17次以下谐波自动抵销 24脉冲整流：23次以下谐波自动抵销 30脉冲整流：29次以下谐波自动抵销 36脉冲整流：35次以下谐波自动抵销 而谐波的幅值与次数是成反比的。

完美无谐波高压变频器采取多重化有效消除输入谐波。

以6KV变频器为例，变压器的18个二次绕组，采用延变三角形联结，分成6个不同的相位组，互差10度电角度，形成36脉波的二极管整流电路结构。

完美无谐波6KV系列高压变频器结构(一体式整流干式隔离变压器36脉冲整流)

完美无谐波高压变频器满载时输入波形

不同整流结构输入电流谐波失真比较

6 脉冲电压源加2.5% LR 40%

6脉冲电流源加2.5% LR 30%

12脉冲电流源加5% LR 15%

12 脉冲电压源加5% LR 9%

单元串联多电平变频器(5cells/phase) <2%

2.1.

3. 输入谐波结论

按照输入谐波标准并对照各种整流电路可以得出下列结论：

✓整流电路脉冲数至少多于18脉冲(包括18脉冲)才能满足输入谐波的标准。

✓美国罗宾康公司完美无谐波高压变频器6KV系列整流电路脉冲数为36脉冲，谐波远远小于规定的标准，一般为2%以内，不会对电网产生影响。

2.2. 性能指标之二——输入功率因素

变频器输入功率因素主要与变频器中间直流环节(电压源型或电流源型)有关。

电压源型直流环节为电容，电机需要的无功电流由电容提供，而不需要和电网交换，变频器输入功率

2.3.1. 变频器输出波形质量

包括输出谐波、dv/dt、共模电压转矩脉动等指标。变频器输出谐波与变频器逆变器的结构密切相关。变频器输出波形对电机的影响：

变频器输出谐波会引起的电机附加发热和转矩脉动，噪音增加，输出dv/dt和共模电压会影响电机的绝缘。

由于应用变频调速很大部分是属于旧有设备的改造，原有的普通电机是设计成为电网直接运行的，而电网电压波形基本为正弦波。如果变频器输出波形质量不好的话，会对电机产生影响。如果为新电机，如果变频器输出质量不好，必须选用变频电机，价钱比普通电机贵很多。

2.3.2. 常用逆变器结构

GTO/SGCT电流源型逆变器

NPC:中心点箝位式(三点式)电压源型逆变器

单元串联多电平移相式PWM电压源型逆变器

GTO/SGCT 6KV 电流源型逆变器GTO/SGCT电流源型逆变器输出波形