分析高压变频器原理图及结构设计原理
高压变频器工作原理:
高压变频器是众多变频器中的一种类别,它的特点是高压,随着现代科技的迅猛发展,高压大功率变频调速装置在不断的改善和成熟,为很多用户在日常的使用时得到了很好的解决,它主要是用于大型矿业生产厂、石油化工、市政供水、冶金钢铁、电力能源等行业的各种风机、水泵、压缩机、轧钢机等,那么它在工作的时候其与原理是什么呢?接下来一起来了解下。
方法步骤:
1、高压变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。
2、三相高压电进入高压开关柜,经输入降压和移相等处理后为功率柜中功率单元供电;
3、主控制柜中包含的控制单元经过光纤时,对功率柜中功率单元进行整流、逆变控制、检测等处理,使得频率可以根据需要通过操作界面给出;
4、控制柜中控制单元将控制信息发送至功率单元中进行整流、逆变等调整,输出所需等级的电压。
在高压变频器工作的时候我们有哪些是需要注意的呢?
高压变频器在工作的时候,一般我们都要做好一定的准备工作,因为只有这样我们才能更好的使用设备,将其功能发挥到不错的效果,并在设备出现故障的时候,能够及时的避免,每种不同类型的产品其工作原理、用途或者是性能以及维修方法都可能是不同的,希望大家能够正确认识问题。
几种常用高压变频器的主电路分析:
(1)单元串联多重化电压源型高压变频器:
单元串联多重化电压源型高压变频器利用低压单相变频器串联,弥补功率器件IGBT的耐压能力的不足。所谓多重化,就是每相由几个低压功率单元串联组成,各功率单元由一个多绕组的移相隔离变压器供电,用高速微处理器实现控制和以光导纤维隔离驱动。但其存在以下缺点:
a) 使用的功率单元及功率器件数量太多,6kV系统要使用150只功率器件(90只二极管,60只IGBT),装 置的体积太大,重量大,安装位置和基建投资成问题;
b)所需高压电缆太多,系统的内阻无形中增大,接线太多,故障点相应的增多;
c) 一个单元损坏时,单元可旁路,但此时输出电压不平衡中心点的电压是浮动的,造成电压、电流不平衡,从而谐波也相应的增大,勉强运行时终 究会导致电动机的损坏;
d)输出电压波形在额定负载时尚好,低于25Hz以下畸变突出;
d)输出电压波 形在额定负载时尚好,低于25Hz以下畸变突出;
e)由于系统中存在着变压器,系统效率再提高不容易实现;移相变压器中,6kV 三相6绕组×3(10kV时需12绕组×3)延边三角形接法,在三相电压不平衡(实际上三相电压是不可能绝对平衡的)时,产生的内部环流,必将引起内阻的 增加和电流的损耗,也相应的就造成了变压器的铜损增大。此时,再加上变压器的铁芯的固有损耗,变压器的效率就会降低,也就影响了整个高压变频器的效率。这 种情况在越低于额定负荷运行时,越是显著。10kV时,变压器有近400个接头、近百根电缆。在额定负荷时效率可达96%,但在轻负荷时,效率低于 90%。
(2)中性点钳位三电平PWM变频器:
该系列变频器采用传统的电压型变频器结构。中性点钳位三电平PWM变频器的逆变部 分采用传统的三电平方式,所以输出波形中会不可避免地产生比较大的谐波分量,这是三电平逆变方式所固有的。因此在变频器的输出侧必须配置输出LC滤波器才 能用于普通的鼠笼型电机。同样由于谐波的原因,电动机的功率因数和效率、甚至寿命都会受到一定的影响,只有在额定工况点才能达到最佳的工作状态,但随着转速的下降,功率因数和效率都会相应降低。
多电平+多重化高压变频器。多电平+多重化高压变频器的本意是想解决高压IGBT的耐压有限的问题,但此种方式,不仅增加了系统的复杂性,而且降低了多重化冗余性能好和三电平结构简单的优点。因此此类变频器实际上并不可取。
此类型变频器的性能价格优势并不大,与其同时采用多电平和多重化两种技术,还不如采用前面提到的高压IGBT的多重化变频器或者三电平变频器。
(3)电流源型高压变频器
功率器件直接串联的电流源型高压变频器是在线路中串联大电感,再将SCR(或GTO、 SGCT等)开关速度较慢的功率器件直接串联而构成的。
这种方式虽然使用功率器件少、易于控制电流,但是没有真正解决高压功率器 件的串联问题。因为即使功率器件出现故障,由于大电感的限流作用,di/dt受到限制,功率器件虽不易损坏,但带来的问题是对电网污染严重、功率因数低。并且电流源型高压变频器对电网电压及电机负载的变化敏感,无法做成真正的通用型产品。
电流源型高压变频器是最早的产品,但凡是电压型变频器到达的地方,它都被迫退出,因为在经济上、技术上,它都明显处于劣势。