两电平高压变频器的技术特点及设计研究.doc
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1、两电平高压变频器的技术特点及设计研究引言在国际能源紧缺、全球气候变暖的严峻形势下,减少能源消耗、减少温室气体大量排放成为当务之急。实践证明,对一定工况下的工业电动机进行变频调速是一种行之有效的节能方式。根据统计,我国仅待调速节能的风机就有4000多万台,年耗电约1 5oo亿kWh,节能潜力达450亿kWh年,节能潜力巨大1l。节能效果显著的高压变频器早期之所以推广速度缓慢,一方面是因为一次性投入较大且一些产品可靠性不高,另一方面是因为应用变频器以后会带来一些新的问题,如电网谐波污染、电机谐波损耗发热及电机绝缘老化等。随着国家对节能减排的重视和变频器技术的发展,高性价比高压变频器的应用越来越多普
2、通变频器往往具有较高的didt和dudt电应力,电路输出含有较高的谐波,而通过采用合理的电路拓扑结构可有效地降低其didt和dudt,通过采用合理的控制算法可降低其谐波输出,从而在大大提高变频器本身可靠性的同时降低对电网的谐波污染。而基于IGGT器件的两电平高变频器产品,输出谐波含量小于2,效率高达98。1 变频器技术介绍普通级联高压变频器主回路拓扑和功率单元内部电路分别如图1、图2所示,基于IGCT器件的两电平变频器主电路拓扑如图3所示。由图3可知,两电平高压(6 kv)变频器串联后的单个功率管要承受的额定电压为6000232800(v),最大运行电压达到2 8001151083500(v)
3、(考虑过电压15和变压器阻抗8),这对单管吸收回路及其控制提出了很高的要求。由图1、图2可知,级联产品每个功率管需要承受的额定电压为6000325115108 1 200(V)。因此,两电平拓扑高压变频器的实现难度要比级联式变频器高得多。该两电平高压(6 kV)变频器具有如下特点:(1)级联式变频器需要150只功率管,而两电平变频器只需要36只功率管,因此,两电平变频器的故障几率可以大大降低,可靠性得到极大提高;(2)级联式变频器的变压器出线达45根,而两电平变频器出线仅9根,使故障概率明显减小;(3)级联式变频器不允许将电机放到离变频器过远的地方,以防止机端反激等原因造成变频器异常保护甚至变
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