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中压变频电源的主电路特点

提示:

目前,在低压变频电源方面,变频技术的运用已经比较成熟,但在中压方面,由于变频电源的核心器件——功率器件耐压能力所限,造成了现在的中压变频电源不像低压变频电源那样具有成熟的、一致性的拓扑结构。组成中压变频电源的功率器件的耐压能力在长时间内还不可能满足中压变频电源的需要。因此,如何解决中压变频电源中的

    目前,在低压变频电源方面,变频技术的运用已经比较成熟,但在中压方面,由于变频电源的核心器件——功率器件耐压能力所限,造成了现在的中压变频电源不像低压变频电源那样具有成熟的、一致性的拓扑结构。组成中压变频电源的功率器件的耐压能力在长时间内还不可能满足中压变频电源的需要。因此,如何解决中压变频电源中的功率器件耐压能力问题,成为世界性的难题。

    中压变频技术泛指3610kV三个电压等级领域的变频技术。为实现对中压大功率交流电动机实现变频调速,人们提出了多种拓扑形式,比较适用并已产品化的有,交-交变频、单元串联多多电平、三电平。但中压变频技术是建立在电力电子器件制造工艺改进和制造水平提高的基础上,尤其是高电压大容量GTOIGBTIGCT器件的开发成功,促进电压型PWM变频调速传动技术得以迅速发展,以使得中压变频技术性能日益完善。在中压变频技术的几种拓扑形式中,交-交变频由于采用控制移相方式,功率因数较低,一般仅有0.6~ 0.7,而且谐波大,但因为早期中压变频大功率的主要形式,已有较广泛的应用,但就从其发展前途有被淘汰的趋势。直接高压方式,虽然具有损耗小、无降压升压变压器等特点,但由于其产生大量的高次谐波,在应用中受到一定的限制,而单元串联多电平形式,由于它在谐波、效率和功率因数等方面的优势,在不要求四象限运行的负载下有着较广泛的应用前景。而三电平控制是今后变流技术发展的一种主要趋势,其具有以下特点:

    (1)采用三电平拓扑能有效的解决电力电子器件耐压不高的问题,由于每一个主管承受的关断电压仅为直流侧电压的一半,因此它适用于高电压大功率。

    (2)三电平拓扑单个桥能输出三种电平(+Ud/2-Ud/20),线(相)电压有更多的阶梯来模拟正弦波,使得输出波形失真度减少,因此谐波大为减少。

    (3)多级电压梯波减少了,而使得du/dt对电动机绕组绝缘冲击减小。

    (4)三电平PWM方法把第一组谐波分布带移至二倍频开关频率的频带区,利用电动机绕组电感能较好的抑制高次谐波对电动机的影响。

    (5)三电平拓扑形式能产生3×3×3=27种空间电压矢量,较两种电平大大增加,矢量的增多带来谐波消除算法的自由度,可得到很好的输出波形。

    国际上具有生产研制新型大功率中压变频电源能力的均是各大知名电气公司,在我国目前应用的产品有美国AB公司的1557系列、美国罗槟康(ROBICON)公司和日本东芝公司的产品等。


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