高压变频器介绍

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浅析高压变频器及其常见故障处理

浅析高压变频器及其常见故障处理

浅析高压变频器及其常见故障处理摘要:在实际工业生产应用中,高压变频器经常会出现一些故障。

为了使变频器能够安全稳定运行,有必要采取相应的防范措施。

本文分析了高压变频器的基本工作原理,结合实际应用对常见故障处理与防范措施进行探讨,以期达到更优的经济效益。

关键词:高压变频器原理故障分析防范措施1.高压变频器介绍高压变频器是近几年发展起来的一种应用广泛的变频器,它和过去传统的采用液力耦合或者串级调速方式是一样的,只是采用改变电机运行电源频率实现对电机调速的目的。

目前,高压变频器内部的结构都是相通的,主要包括三个部分:一是主电路接线端,包括接工频电网的输入端(R、S、T),接电动机的频率、电压连续可调的输出端(U、V、W);二是控制端子,包括外部信号控制端子、变频器工作状态指示端子、变频器与微机或其他变频器的通信接口;三是操作面板,包括液晶显示屏和键盘。

2.高压变频器基本工作原理高压变频器一般采用目前国际电源系列多级技术,系统采用高高结构。

高压直接输入逆变器不需要升压变压器等组件,因为在对逆变器的内部电源进行整流和逆变后直接向电机输出高压。

每个电源均为三相输入,单相输出脉宽调制低压变频器,技术可靠,结构和性能相同,大大提高了高压变频器的可靠性和可维护性。

变频器一般由制动单元、微处理单元、滤波回路、整流回路、检测单元和驱动单元组成。

它可以根据电机的具体需求提供必要的供电电压,从而实现调速和节能。

另外,大多数逆变器具有各种保护功能,如过载保护、过压保护和过流保护。

3.高压变频器的优点3.1 节能效果显著为有效地确保生产过程中的可靠性,各类用于生产的机械设备(风机、水泵)在设计配套动力驱动装置时,一般都会预留出一定的富余量。

如电机未在满负荷的条件下运行,除提供给动力驱动装置所需的动力外,部分多余的力矩会造成有功功率消耗的增加,导致电能浪费。

传统的调速方法,即通过对出入口位置挡板或阀门开度进行调节,来控制风量和供水量,不仅输入的功率较大,而且还有很大部分的能源消耗在挡板及阀门的截流过程中。

高压变频器原理

高压变频器原理

高压变频器原理
高压变频器是一种用于控制电机转速的设备,其原理是通过改变电源电压的频率来控制电机的转速。

高压变频器主要由直流电源、整流器、滤波器、逆变器和输出滤波器等组成。

首先,直流电源将交流电转化为直流电,并通过整流器和滤波器将其变成稳定的直流电。

然后,直流电源将直流电转换为需要的频率的交流电,通过逆变器将其变成交流电信号,并通过输出滤波器来除去噪声和谐波。

高压变频器的控制原理是通过改变逆变器的输出电压频率来改变电机的转速。

导弹,逆变器的输出频率通常是可调的,可以根据需要改变。

当输出频率增加时,电机的转速也会增加,而当输出频率减少时,电机的转速也会减少。

高压变频器通过改变逆变器的输出电压频率,改变电机的供电频率,从而实现对电机转速的精确控制。

此外,高压变频器还可以实现电机的软启动和软停止,避免电机在启动和停止过程中产生的过大的力矩冲击。

总的来说,高压变频器是一种通过改变电源电压的频率来控制电机转速的设备。

它的工作原理是通过逆变器改变输出电压的频率,从而实现对电机转速的准确控制。

高压变频器的工作原理与性能特点

高压变频器的工作原理与性能特点

高压变频器的工作原理与性能特点一、工作原理高压变频器是一种用于调节机电转速的电力调节设备,它通过改变电源频率来控制机电的转速。

其工作原理如下:1. 输入电源:高压变频器通常接收三相交流电源作为输入。

输入电源的电压和频率会经过变频器内部的电路转换。

2. 整流器:输入电源经过整流器,将交流电转换为直流电。

整流器通常采用可控硅技术,可以控制整流电压的大小。

3. 中间电路:直流电经过整流器后,进入中间电路。

中间电路是一个电容器和电感器的组合,用于平滑直流电压。

4. 逆变器:中间电路的直流电经过逆变器,将直流电转换为交流电。

逆变器通常采用现代功率半导体器件,如IGBT(绝缘栅双极型晶体管)。

5. 输出电源:逆变器输出的交流电经过滤波器,得到稳定的高压交流电,用于驱动机电。

6. 控制系统:高压变频器的控制系统根据用户的需求,通过调整逆变器的输出频率和电压,来控制机电的转速。

二、性能特点高压变频器具有以下性能特点:1. 转速调节范围广:高压变频器可以实现机电的连续调速,转速调节范围广,可以满足不同工况下的需求。

2. 高效节能:高压变频器采用先进的逆变器技术,可以根据负载需求自动调整输出频率和电压,使机电在高效率运行状态下工作,从而实现节能效果。

3. 良好的动态响应性:高压变频器具有快速的动态响应能力,可以实现机电的快速启停和转速调节,适合于对转速要求较高的应用场合。

4. 机电保护功能:高压变频器内置了多种保护功能,如过电流保护、过压保护、欠压保护等,可以有效保护机电的安全运行。

5. 自诊断功能:高压变频器具有自动故障检测和自诊断功能,可以实时监测设备状态,及时发现故障并提供相应的保护措施。

6. 可编程控制:高压变频器支持可编程控制功能,用户可以根据实际需求进行参数设置和逻辑控制,实现更加灵便的应用。

7. 抗干扰能力强:高压变频器采用先进的电磁兼容设计,具有良好的抗干扰能力,可以在复杂电磁环境下稳定工作。

8. 可靠性高:高压变频器采用高品质的元器件和严格的创造工艺,具有良好的可靠性和稳定性,可长期稳定运行。

高压变频器基本知识

高压变频器基本知识
• 3、在电解电容上当进行处理,提高电解电容寿命;
• 电解电容的容量比低压变频器要大,因为单元为 单相输出,全靠电解电容来进行无功电流的交换, 而低压变频则是三相输出,无功可以相互抵消。 设计时一般按1A=90UF计算。
• 3. 变压器柜
• 主要为移相干式变压器。给功率单元的工作提 供独立的三相输入电压,功率单元之间及变压器 二次绕组之间相互绝缘。二次绕组为多个相互绝 缘的绕组,全采用星形绕法,绕组分成三个相位 组相位差为10°,形成了36脉冲整流电路结构。 可以不加任何谐波滤波器就能满足总输入电流谐 波小于5%的要求。输出采用载波移相脉宽调制技 术,总输出电压谐波小于5%。输入输出谐波均能 满足国家标准GB/T14549—93的要求,噪音低, 温升低,不会引起电机的转矩脉动,对电机没有 特殊要求。
• 2.3高-高型变频器
• 我们所用的变频器结构即为高-高型变频器, 下面介绍一下基本原理
• 三.风光高压变频器的原理及结构
• 我们公司高压变频器分为6KV系列和 10KV系列,3KV系列的也有。高压变频器 的拖动对象鼠笼式三相异步电机,负载多 为风机,水泵类,节能效果比较明显。
• 我们高压变频器采用高-高型模式,每相 采用低压功率单元串接组成,由一个多绕组 的移相隔离变压器供电,通过高速微处理 器来实现对变频器控制。
• 4. 旁路柜
• 也就是所说的开关柜,主要是实现工/变频 转换。目的是当变频器发生故障时,可以 将电机切换到工频运行,不影响生产。
• 对于一拖一的旁路柜主回路图如下:
• 所用主要器件(一拖一为例) • 机械闭锁:1个 JSXN(G)-3 • 高压隔离开关: 3个 GN19-10/400-12.5 • 真空接触器: 2个 JCZ5-7.2(12)/ A• 中间继电器:若干 MA406A-44 • 限流电阻:RXHG-60Ω-3KW 1个

高压变频器工作原理

高压变频器工作原理

高压变频器工作原理一、概述高压变频器是一种用于调节电机转速的电力调节设备,广泛应用于工业生产中。

通过改变电源输入电压和频率,控制电机的转速和负载,从而实现对工业生产过程的精确控制。

本文将详细介绍高压变频器的工作原理,包括其基本构成、工作原理和应用场景。

二、基本构成高压变频器主要由整流器、逆变器、滤波器、控制电路和保护电路等组成。

1. 整流器:将交流电源转换为直流电源,通常采用整流桥电路实现。

2. 逆变器:将直流电源转换为可变频率的交流电源。

逆变器通常采用IGBT(绝缘栅双极性晶体管)作为开关元件,通过控制开关元件的开关频率和占空比来调节输出电压和频率。

3. 滤波器:用于滤除逆变器输出中的谐波和干扰,保证输出电压的纯净度和稳定性。

4. 控制电路:负责接收用户输入的控制信号,通过对逆变器的控制来实现对电机转速的调节。

5. 保护电路:用于监测和保护高压变频器的工作,包括过电流保护、过温保护、短路保护等功能。

三、工作原理高压变频器的工作原理可以分为三个步骤:输入电源调整、逆变器输出调整和电机转速调整。

1. 输入电源调整:高压变频器首先将输入的三相交流电源通过整流器转换为直流电源。

整流器采用整流桥电路,将交流电源的负半周和正半周分别转换为直流电压。

整流后的直流电压经过滤波器平滑处理,得到稳定的直流电源。

2. 逆变器输出调整:经过整流和滤波后的直流电源被送入逆变器,逆变器通过控制开关元件的开关频率和占空比来调节输出电压和频率。

逆变器采用IGBT作为开关元件,通过不断切换开关状态来生成可变频率的交流电源。

逆变器输出的交流电源经过滤波器滤除谐波和干扰,得到纯净且稳定的输出电压。

3. 电机转速调整:逆变器输出的交流电源被送入电机,通过调节输出电压和频率来控制电机的转速。

高压变频器的控制电路接收用户输入的控制信号,根据用户需求调节逆变器的输出电压和频率,从而控制电机的转速。

控制电路还可以根据电机的负载情况进行动态调整,保证电机的运行稳定和效率。

《高压变频器》ppt课件

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ppt课件•高压变频器基本概念与原理•高压变频器市场现状及发展趋势•高压变频器技术特点与优势•高压变频器选型与安装调试指南目录•高压变频器运行维护与故障排除方法•高压变频器在节能环保领域应用前景高压变频器基本概念与原理01CATALOGUE定义节能提高生产效率减少机械磨损定义及作用高压变频器是一种电力电子设备,用于控制和调节高压交流电机的速度和运行性能。

优化电机运行性能,提高生产设备的运行效率。

通过调节电机速度,使之与实际负载需求匹配,从而达到节能效果。

通过软启动和调速功能,减少电机和机械设备的磨损。

A BC D工作原理简介主电路结构高压变频器主电路一般采用交-直-交结构,包括整流器、中间直流环节和逆变器三部分。

中间直流环节平滑直流电压,储存能量。

整流将三相交流电转换为直流电。

逆变将直流电转换为频率和电压可调的三相交流电,供给高压交流电机。

高压变频器分类按电压等级分类如6kV、10kV等,不同电压等级对应不同的高压变频器产品。

按控制方式分类包括开环控制和闭环控制(矢量控制、直接转矩控制等)。

按功率等级分类从小功率到大功率,不同功率等级的高压变频器适用于不同的应用场景。

高压变频器市场现状及发展趋势02CATALOGUE市场规模与增长趋势市场规模近年来,随着工业自动化水平的提高和能源节约需求的增加,高压变频器市场规模不断扩大。

根据市场调研数据,2022年高压变频器市场规模已达到数十亿元人民币。

增长趋势随着国家节能减排政策的深入实施和工业企业对能源利用效率要求的提高,高压变频器市场将继续保持快速增长。

预计未来几年,市场规模将以每年10%以上的增长速度持续扩大。

主要厂商及产品特点主要厂商目前,国内外众多企业涉足高压变频器领域,包括ABB、西门子、施耐德、台达、汇川技术等国际知名品牌,以及英威腾、合康新能、森源电气等国内优秀企业。

产品特点高压变频器产品种类繁多,各具特色。

一般来说,高压变频器具有高效率、高功率因数、低谐波污染等显著特点。

高压变频器的工作原理与性能特点

高压变频器的工作原理与性能特点

高压变频器的工作原理与性能特点高压变频器是一种电力调节设备,主要用于控制和调节电动机的转速和负载。

它通过改变电源电压和频率的方式,实现对电动机的精确控制,从而实现对机械设备的精确控制。

工作原理:高压变频器的工作原理基于变频技术和电力电子技术。

它通过将输入的交流电转换为直流电,然后再将直流电转换为可调频率和可调幅度的交流电。

具体工作原理如下:1. 输入电源:高压变频器通常接收三相交流电源,电压范围通常为380V至10000V。

2. 整流器:交流电经过整流器,将交流电转换为直流电。

整流器通常采用可控硅整流器,通过控制可控硅的导通角度,实现对直流电的控制。

3. 逆变器:直流电经过逆变器,将直流电转换为可调频率和可调幅度的交流电。

逆变器通常采用IGBT(绝缘栅双极型晶体管)作为主要元件,通过控制IGBT的开关状态,实现对输出交流电频率和幅度的控制。

4. 控制系统:高压变频器的控制系统通过对整流器和逆变器的控制,实现对输出电压、频率和电流的精确控制。

控制系统通常采用先进的数字信号处理器(DSP)和微处理器,通过对输入信号的采样和处理,实现对输出信号的精确控制。

性能特点:高压变频器具有以下几个性能特点:1. 宽频调节范围:高压变频器可以实现对电动机的宽范围频率调节,通常频率范围为0.1Hz至1000Hz。

这使得电动机可以在不同的工况下运行,提高了设备的适应性和灵活性。

2. 高效节能:高压变频器采用先进的电力电子技术,具有高效节能的特点。

通过调节电动机的转速,使其在负载变化时保持最佳运行状态,减少能量的浪费,提高了系统的能源利用率。

3. 精确控制:高压变频器具有精确的转速控制能力,可以实现对电动机的精确控制。

通过调节输出频率和电压,可以实现对电动机的精确转速控制,提高了系统的控制精度和稳定性。

4. 超载能力:高压变频器具有较强的超载能力,可以在短时间内承受较大的过载电流,保证设备的正常运行。

这使得高压变频器在起动和负载突变时具有较好的适应性和稳定性。

高压变频器的工作原理与性能特点

高压变频器的工作原理与性能特点

高压变频器的工作原理与性能特点一、工作原理高压变频器是一种用于调节机电转速的电力设备,通过改变电源输入的电压和频率,控制机电的转速。

其工作原理主要包括以下几个方面:1. 电源输入:高压变频器通常接受三相交流电源输入,输入电压范围广泛,可以适应不同的电源条件。

2. 整流:输入的交流电经过整流单元,将交流电转换为直流电。

这个过程通常采用整流桥电路来实现,将交流电转换为直流电,为后续的逆变提供直流电源。

3. 逆变:直流电经过逆变单元,将直流电转换为可调频率的交流电。

逆变单元通常采用高频开关器件(如IGBT)来实现,通过调节开关器件的开关频率和占空比,可以控制输出交流电的频率和电压。

4. 输出:逆变后的交流电经过输出滤波单元,去除杂散波形和谐波,得到稳定的输出电压和频率,供给驱动机电。

5. 控制:高压变频器通过内部的控制器,根据用户设定的转速要求,自动调节输出电压和频率,实现机电的精确控制。

二、性能特点高压变频器具有以下几个性能特点,使其在工业应用中得到广泛应用:1. 宽频调节范围:高压变频器可以实现广泛的频率调节范围,通常在0-400Hz 之间。

这使得机电可以在不同的负载条件下运行,并且实现精确的转速控制。

2. 高效节能:相比传统的调速方式(如阀门调节、机械变速器等),高压变频器具有更高的能量转换效率。

通过调整机电的转速,可以根据实际负载需求提供恰当的功率输出,从而降低能耗和运行成本。

3. 精确控制:高压变频器具有精确的转速控制能力,可以实现机电的恒定转矩调速和矢量控制。

通过内部的PID控制算法,可以根据负载变化实时调整输出电压和频率,使机电运行更加平稳。

4. 保护功能:高压变频器内置了多种保护功能,包括过电流、过电压、欠电压、过载、短路、过热等保护。

当检测到异常情况时,变频器会自动停机或者降低输出功率,保护机电和设备的安全运行。

5. 多种控制方式:高压变频器支持多种控制方式,包括本地控制、远程控制、自动控制等。

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1、引言随着电气传动技术的发展,尤其是变频调速技术的发展,作为大容量传动的高压变频调速技术也得到了广泛的应用。

高压电机利用高压变频器可以实现无级调速,满足生产工艺过程对电机调速控制的要求,以提高产品的产量和质量,又可大幅度节约能源,降低生产成本。

近年来,各种高压变频器不断出现,高压变频器到目前为止还没有像低压变频器那样近乎统一的拓扑结构。

根据高电压组成方式可分为直接高压型和高低高型;根据有无中间直流环节可以分为交-交变频器和交-直-交变频器;在交直交变频器中,按中间直流滤波环节的不同,可分为电压源型和电流源型。

直接高压交-直-交变频器直接输出高压,无需输出变压,效率高,输出频率不受限制,应用较为广泛。

评价高压变频器的指标主要有成本、可靠性、对电网的谐波污染、输入功率因数、输出谐波、dvdt、共模电压、系统效率、能否四象限运行等。

本文主要从使用高压变频器后对电网的谐波污染、功率因数等方面讨论高压变频器对电网的影响,并从高压变频器的输出谐波、dvdt、共模电压等方面讨论高压变频器对电机的影响。

变频器对电网的影响主要取决于变频器整流电路的结构和特性。

高压变频器输出对电机的影响主要取决于逆变电路的结构和特性。

美国的NEMA标准中对电机谐波发热、dvdt等方面的相应规定,具体规定是在MGI-1993的第30节。

2、高压变频器对电网的谐波污染近年来,高压变频器的应用越来越广泛,由于高压变频器相对来说容量较大,占整个电网容量的比重较为显著,所以高压变频器对电网的谐波污染问题已经不容忽视。

许多场合由于采用了输入谐波电流较高的变频器,产生了严重的谐波污染问题。

从本质上而言,任何高压变频器或多或少会产生输入谐波电流,只是程度不同而已。

解决谐波污染的办法有二种一是采取谐波滤波器,对高压变频器产生的谐波进行治理,以达到供电部门的要求,也即通常所说的“先污染,后治理”的办法;二是采用产生谐波电流小的变频器,变频器本身基本上不对电网造成谐波污染,即所谓的“绿色”电力电子产品,从本质上解决谐波污染问题。

国际上对电网谐波污染控制的标准中,应用较为普遍的是IEEE519-1992,我国也有相应的谐波控制标准。

图1示出了一种常见的6脉冲晶闸管整流电路结构,主要用于各种电流源型变频器。

这种整流电路结构简单,但是输入电流中含有很高的谐波分量,输入电流的5次谐波可达20%,7次谐波可达12%(图2)。

由于晶闸管的快速换相会产生一定的高次谐波,可达35次以上,高次谐波会对通信线路产生一定的干扰。

这种整流电路总的谐波电流失真约为30%,由于输入谐波较高,一般要设置输入谐波滤波器,滤波器的设计与电网参数和负载工况都有关系,一旦参数和工况发生变化,滤波器又得重新调整,十分不便,且影响滤波效果。

但此方案较为经济,一般适用于变频器占电网负荷较小比例下安装。

图1 6脉冲晶闸管整流电路图2 晶闸管整流电路的输入谐波电流12脉冲晶闸管整流电路,整流器由两组晶闸管整流桥串联而成,分别由输入变压器的两组副边(星型和三角形,互差30°电角度)供电。

这种整流电路的优点是把整流电路的脉冲数由6脉冲提高到12脉冲,带来的好处是大大降低了5次和7次谐波电流。

因为对晶闸管整流电路而言,谐波电流近似为基波电流的1h倍,h为谐波次数,h=n×p±1,其中n 是自然数,p为脉冲数。

12脉冲整流结构总谐波电流失真约为10%左右(图2)。

虽然12脉冲整流电路的谐波电流比6脉冲结构大大下降,但也不能达到IEEE519-1992标准规定的在电网短路电流小于20倍负载电流时谐波电流失真小于5%的要求。

因此,一般也要安装谐波滤波装置。

采用12脉冲结构还能避免器件的直接串联,变压器也可承受变频器产生的共模电压中的绝大部分,使电机绝缘不受共模电压的影响。

当然,变压器也要设计成为能够承受原边和副边的谐波电流。

图3显示了18脉冲晶闸管整流电路结构,电路由三组晶闸管整流串联而成,变压器三组副边均为三角形,互差20°电角度。

这个整流电路具有12脉冲结构的优点,但其总谐波电流失真小于5.6%,总谐波电压失真小于2%,基本符合IEEE519-1992标准规定,无需安装谐波滤波装置。

图3 18脉冲晶闸管整流电路3 高压变频器的输入功率因数晶闸管直流整流电路和二极管整流电路除了6脉冲结构和12脉冲结构外,还可以采取更高脉冲数的结构,如18脉冲,24脉冲,输入谐波也会随着降低,但会导致系统结构复杂,成本增加。

目前,大多数PWM电压源型变频器都采用二极管整流电路,如果整流电路采取全控型电力电子器件的PWM(高压时一般采用三电平PWM结构)控制,其结构与逆变部分基本对称,则可以做到输入电流基本为正弦波,谐波成分很低,功率因数可调,且能量可双向流动。

当然系统的复杂和成本也大大增加了。

这种双PWM结构的三电平高压变频器预计在轧机,卷扬机等要求四象限运行和较高动态性能的场合,会取代传统的交交变频器。

在晶闸管电流源型整流电路中,中间直流环节的电压正比于电机线电压额定值乘以运行点电机实际的功率因数,再乘以转速百分比。

所以,对于风机水泵等平方转矩负载,直流环节电压会随着转速的下降而很快降低,所以输入整流电路必须将触发角后移,这样导致输入功率因数很快下降。

另一个解释是,由于整流器电流和逆变器电流一般相等,负载所需的无功电流会直接“反射”到电网,导致输入功率因数较低。

我们也可以从能量转换角度来分析这个问题。

根据变频器输入,输出功率关系,有UinIincosjinh =UoutIoutcosjout对电流源型变频器有Iin=Iout,所以cosjin=(UoutUinh)cosjout=(ffnomh)cosjout式中,Uin—变频器输入电压;Uout—变频器输出电压;Iin—变频器输入电流;Iout—变频器输出电流;cos jin—变频器输入功率因数;cos jout—变频器输出功率因数;f—变频器输出频率;fnom—变频器输入频率,即电源频率;h—变频器效率。

可见普通电流源型变频器的输入功率因数较低,且会随着转速的下降而降低,为了解决输入功率因数较低的问题,往往需要功率因数补偿装置,同时也起到消除部分谐波电流的作用。

功率因数补偿装置既增加成本和体积,又降低了系统的效率和可靠性。

在使用电流源型变频器的场合,由于存在谐波,在一定的参数配合下,功率因数补偿电路可能产生并联谐振现象,危及电容器本身和附近电气设备的安全,因此,并联电容组的设计中必须考虑谐波放大问题。

为了抑制谐波放大,通常可采服避开谐振点的方法,即无论是集中补偿和分散就地补偿的电容器组均要串联适当的电抗器。

二极管整流电路在整个运行范围内都有较高的功率因数,基波功率因数一般可保持在0.95以上(这是指位移因数,实际功率因数由于谐波的存在,还必须再乘以基波因数,会有所下降),一般也不必设置功率因数补偿装置。

因为有滤波电容存在,负载所需的无功电流可以通过逆变器由滤波电容提供,所以一般不会反映到整流器输入侧。

由于输入功率因数较高,输入变压器和整流器只需处理有功电流,有利于提高系统的效率。

采用全控型电力电子器件的PWM型整流电路,其功率因数可调,可以做到接近于1,根据要求,也可做成超前的功率因数,对电网起到部分无功补偿的作用。

单元串联多电平PWM变频器功率因数较高,在整个调速范围内可达到0.95以上。

属于“绿色”电力电子产品,但由于其成本相对较高,主要用轧机、卷扬机等要求四象限运行和动态性能较高的场合。

4、输出谐波对电机的影响输出谐波对电机的影响主要有引起电机附加发热,导致电机的额外温升,电机往往要降额使用;由于输出波形失真,增加电机的重复峰值电压,影响电机绝缘,谐波还会引起电机转矩脉动,噪音增加。

电流源型变频器种类很多,主要有串联二极管式、输出滤波器换相式、负载换相式(LCI)和GTO-PWM式等。

图4为典型的电流源型变频器示意图。

普通的电流源型变频器输出电流波形和输入电流波形极为相似,都是120°的方波,含有丰富的谐波成分,总谐波电流失真可达到30%左右。

为了降低输出谐波,也有采用输出12脉冲方案或设置输出滤波器,输出谐波会有较大改善,但系统的成本和复杂性也会大大增加。

输出滤波器换相式电流源型变频器固有的滤波器可以给6脉冲输出电流中的谐波分量提供通路,所以速度较高时,电机电流波形有所改善。

GTO-PWM电流源型变频器电机电流质量的提高主要是通过GTO采用谐波消除的电流PWM开关模式来实现,但受到GTO开关频率上限的限制。

图4 电流源型变频器在PWM电压源型变频器中,当输出电压较高时,通常采取三电平PWM方式,也称NPC(Netural Point Clamped中点箝位)方式,整流电路一般采用二极管,逆变部分功率器件采用GTO,IGBT或IGCT。

与普通的二电平PWM变频器相比,由于输出相电压电平数增加到3个,每个电平幅值相对下降,且提高了输出电压谐波消除算法的自由度,可使输出波形质量比二电平PWM变频器有较大的提高。

为了减少输出谐波,希望有较高的开关频率,但这样会导致变频器损耗增加,效率下降,开关频率一般不超过2kHz。

如果不加输出滤波器,三电平变频器输出电流总谐波失真可以达到17%左右,不能使用普通的异步电机。

普通电流源型变频器的输出电流不是正弦波,而是120°的方波,因而三相合成磁动势不是恒速旋转的,而是步进磁动势,它和基本恒速旋转的转子磁动势产生的电磁转矩除了平均转矩以外,还有脉动的分量。

转矩脉动的平均值为0,但它会使转子的转速不均匀,产生脉动,在电机低速时,还会发生步进现象,在适当的条件下,可能引起电机与负载组成的机械系统的共振。

脉动转矩主要是由基波旋转磁通和转子谐波电流相互作用产生的。

在三相电机中,产生脉动转矩的主要是6n±1次谐波。

6脉冲输出电流源型变频器输出电流中含有丰富的5次和7次谐波,5次谐波产生的旋转磁势与基波旋转磁反向,7次谐波产生的旋转磁势与基波旋转磁势同向,而电机转子的电气旋转速度基本接近基波磁势的旋转速度(二者的判别对应于电机的转差率),所以5次谐波磁势和7次谐波磁势都会在电机转子中感应产生6倍于基波频率的转子谐波电流。

基波旋转磁势和6倍频的转子谐波电流共同作用,产生6倍频的脉动转矩,所以6脉冲输出电流源型变频器含有较大的6倍频脉动转矩。

同样,11次和13次谐波电流也会产生一个12倍频的脉动转矩。

电流源型变频器采用12脉冲多重化后,输出电流波形更接近正弦波,由于5次和7次谐波大大降低,6倍频率脉动转矩大大减小,剩下主要为12倍频的脉动转矩,总的转矩脉动明显降低。

5、输出dvdt对电机的影响普通的二电平和三电平PWM电压源型变频器由于输出电压跳变台阶较大,相电压的跳变分别达到直流母线电压和直流母线电压的一半,同时由于逆变器功率器件开关速度较快,会产生较大的电压变化率,即dvdt。

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