高压变频器应用分析
煤矿机电设备中高压变频器的选型及应用分析

煤矿机电设备中高压变频器的选型及应用分析煤矿机电设备在煤矿生产中发挥着至关重要的作用,而其中的高压变频器更是机电设备中的核心部件之一。
高压变频器在煤矿机电设备中的选型及应用对整个煤矿生产过程具有重要的影响,本文将从选型原则、应用优势和实际案例分析三个方面对煤矿机电设备中高压变频器的选型及应用进行详细分析。
一、选型原则1.1适用性分析在选型高压变频器时,需考虑其在煤矿机电设备中的适用性。
主要从功率大小、电压等级和防护等级进行分析。
首先要根据机电设备的功率大小选择高压变频器的容量大小,以确保其能够满足煤矿机电设备的需求;考虑机电设备的电压等级和高压变频器的电压等级是否匹配,确保其正常运行;考虑高压变频器的防护等级,确保其能够在煤矿恶劣的环境下正常运行。
1.2可靠性分析高压变频器作为煤矿机电设备的核心部件之一,其可靠性是选型的重要考量因素。
主要从产品品质、稳定性和维护成本等方面进行分析。
首先要选择具有良好品质和技术支持的高压变频器产品,确保其能够在恶劣的煤矿环境下长时间稳定运行;考虑其稳定性和维护成本,减少因高压变频器故障而导致的生产停工和维修成本。
1.3智能化分析随着煤矿机电设备的智能化发展,高压变频器的智能化水平也成为选型的重要考量因素。
主要从控制方式、通讯接口和故障诊断等方面进行分析。
首先要选择具有先进控制方式和通讯接口的高压变频器产品,以满足煤矿机电设备对控制和监测的需求;考虑其故障诊断功能,减少因高压变频器故障而导致的生产损失。
二、应用优势2.1节能降耗高压变频器在煤矿机电设备中的应用能够有效降低能耗。
通过调节电机的转速,高压变频器可以根据实际负载需求调整输出频率和电压,实现能耗的有效控制,从而达到节能降耗的效果。
2.4减少维护成本高压变频器在煤矿机电设备中的应用能够减少维护成本。
通过实现电机的精准控制和节能降耗,高压变频器可以减少电机和设备的损耗和磨损,从而减少维护成本。
三、实际案例分析3.1某煤矿煤矿机电设备高压变频器选型及应用某煤矿引进了一批国内一流的高压变频器产品,应用于其机电设备中。
煤矿机电设备中高压变频器的选型及应用分析

煤矿机电设备中高压变频器的选型及应用分析高压变频器是一种能够将电源交流电转换成高频交流电并进行调节的电器设备。
在煤矿机电设备中,高压变频器广泛应用于控制和调节各种电动机的转速,从而实现对设备的精确控制。
本文将对煤矿机电设备中高压变频器的选型及应用进行详细分析。
我们需要选择合适的高压变频器。
选型首先要考虑的是负载的功率。
根据负载功率的大小选择相应的变频器型号,以保证变频器能够正常工作。
我们需要考虑变频器的控制方式。
常见的控制方式有V/f控制、矢量控制和直接转矩控制等。
根据实际需求选择合适的控制方式能够提高设备的控制精度和运行稳定性。
还应考虑变频器的输入电压和输出电压范围,以及是否支持多电机联机运行等特性。
在煤矿机电设备中,高压变频器的应用非常广泛。
一方面,高压变频器可以通过调整电机的转速来实现对设备的精确控制。
在提升机和输送机等设备中,可以通过控制电机的转速来调节材料的输送速度,实现对煤矿生产过程的精确控制。
高压变频器还可以通过调节电机的负载实现对设备的优化控制。
在通风系统中,可以根据实际需要调节风机的转速和负载,以提高风机的效率和节能性能。
在实际应用中,我们还需要注意一些注意事项。
选用高质量的高压变频器产品。
由于煤矿环境恶劣,高压变频器需要能够承受高温、高湿、高尘等条件的考验,因此应选择具有良好防护性能和抗干扰能力的产品。
合理安装和维护高压变频器。
安装时应注意通风散热和防尘防水措施,维护时定期进行清洁和检查,及时发现和解决问题。
操作人员应接受专业培训,掌握高压变频器的使用技术和操作规程,以确保设备的安全运行和使用寿命。
高压变频器在煤矿机电设备中起到了至关重要的作用。
选择合适的变频器型号并合理应用,能够提高设备的控制精度、运行稳定性和节能性能,对煤矿生产具有重要意义。
我们也应注意高压变频器的安装、维护和操作,以确保设备的安全运行。
煤矿机电设备中高压变频器的选型及应用分析

煤矿机电设备中高压变频器的选型及应用分析【摘要】煤矿机电设备中高压变频器的选型及应用分析对煤矿行业具有重要意义。
本文从高压变频器在煤矿机电设备中的作用、选型的关键因素、应用案例、维护与管理及未来发展趋势等方面进行了深入分析。
通过对应用实例的研究发现,高压变频器能有效提高生产效率、节能降耗及延长设备寿命。
文章指出了加强高压变频器维护和管理的必要性,以确保设备正常运行。
结论部分指出高压变频器在煤矿行业中的发展前景广阔,并强调了加强维护管理的重要性。
本文旨在引领煤矿行业更加注重高压变频器的选择及应用,以推动煤矿机电设备的发展与升级。
【关键词】煤矿、机电设备、高压变频器、选型、应用分析、作用、关键因素、应用案例、维护与管理、未来发展趋势、重要性、煤矿行业、作用发挥、维护、管理。
1. 引言1.1 煤矿机电设备中高压变频器的选型及应用分析煤矿机电设备中高压变频器是一种关键的设备,在煤矿生产中发挥着重要作用。
选型及应用分析是确保设备正常运行和提高生产效率的关键因素。
通过对高压变频器在煤矿机电设备中的作用、选型的关键因素、应用案例、维护与管理以及未来发展趋势进行分析,可以更好地了解其在煤矿行业中的重要性和潜在的发展前景。
高压变频器不仅可以提高设备的运行效率和精度,还可以实现节能减排的目标。
在选型过程中,需要考虑设备的功率需求、负载特性、环境条件等因素,以确保选择合适的设备。
在实际应用中,高压变频器在提升设备生产率、提高工作安全性等方面发挥着重要作用。
维护与管理是确保变频器长期稳定运行的关键,定期维护和检查可以有效预防故障发生。
未来,随着煤矿行业的发展和智能化趋势,高压变频器将会在煤矿机电设备中发挥更加重要的作用,因此需要加强对其维护和管理,以确保设备的正常运行和生产效率的提高。
2. 正文2.1 高压变频器在煤矿机电设备中的作用高压变频器在煤矿机电设备中的作用十分重要,它可以实现对煤矿设备驱动系统的精密控制。
通过改变电源频率和电压,高压变频器可以实现对电机转速的无级调节,从而实现对设备的精确控制。
煤矿机电设备中高压变频器的选型及应用分析

煤矿机电设备中高压变频器的选型及应用分析随着我国煤矿的不断发展,煤矿机电设备越来越智能化、自动化,高压变频器作为煤矿机电设备的重要组成部分,在提高机电设备效率和降低能耗方面发挥着十分重要的作用。
本文将从选型和应用方面进行分析。
一、高压变频器的选型高压变频器在煤矿机电设备中的选择,需要考虑以下几个方面:1.功率:根据电机的额定功率和负载特点选择变频器,同时需要考虑变频器过载能力,以保证机器的正常运行。
2.电压等级:根据电机的额定电压选择变频器电压等级。
3.工作方式:有V/F控制和矢量控制两种工作方式。
V/F控制适合于常规负载,而对于转矩变化较大的负载,矢量控制可提供更好的性能。
4.环境条件:煤矿作为特殊的工作环境,所以需要选择防尘、防水、防爆等功能的变频器,以保证设备的安全稳定运行。
5.可靠性:选择具有稳定性高、故障率低、减少人工维护的变频器,可以为煤矿机电设备带来更高的可靠性。
6.价格:考虑到预算限制,需在符合以上条件的前提下,选择价格合理的高压变频器。
1.风机和水泵的控制:煤矿的风机和水泵作为主要的通风和排水设备,其控制是煤矿机电设备中的重要环节。
采用高压变频器控制可以实现精确的控制,提高系统的效率和可控性,同时可以达到节能的目的。
2.皮带输送机的控制:皮带输送机在煤矿中的运输作用很重要,使用高压变频器可在动态加载和空载之间自动调整,达到更好的控制效果。
此外,变频器还可以每个传动机构之间进行平衡,达到更好的负载平衡,避免了皮带破裂的可能。
3.煤机掘进机的控制:在煤矿开采中,煤机和掘进机作为重要的作业设备,使用高压变频器控制可实现负载均衡、故障报警、维修转矩等功能,从而提高煤机和掘进机的安全性和效率。
4.提升设备的控制:煤矿中的提升设备如升降机、提升机等,需要经常运输货物或人员。
变频器的应用可以实现安全可靠的控制,减少设备的运行成本和能耗,同时可以通过定速大起大落等控制方式提高运行效率。
三、结论高压变频器作为煤矿机电设备的重要组成部分,在提高机电设备效率和降低能耗方面发挥着十分重要的作用。
高压变频器在同步电动机上的应用分析

高压变频器在同步电动机上的应用分析引言高压变频器是一种将直流电源转化为交流电源的装置。
在现代工业生产中,高压变频器越来越受到人们的重视。
它可以让电动机工作在最佳转速,在保障生产安全的同时,也大大提高了电能利用率。
在本文中,我们将探讨高压变频器在同步电动机上的应用,以及它的优缺点。
同步电动机同步电动机是一种特殊的交流电机,与异步电动机相比,它具有较高的效率和较低的损耗,因此在某些应用场合中更具优势。
它的转速是由供电电源的频率和极对数决定的,即转速固定。
但在实际应用中,由于负载的变化、机械阻力等因素的影响,同步电动机一般无法精准地保持额定转速。
因此,为了满足生产需要,需要对同步电动机进行调速。
高压变频器高压变频器是专门为高压电机提供的一种变频器。
其主要功能是将直流电源转换为高频交流电源,从而实现对高压电机的调速。
高压变频器的基本工作原理是通过对电源的直流电进行逆变,通过高频变压器输出高频交流电。
高压变频器可以实现无级调速,从而使同步电动机在不同负载下达到最佳转速,提高效率和稳定性。
高压变频器在同步电动机上的应用分析优点1.无级调速:高压变频器可以实现无级调速,与传统的机械式调速方式相比,具有更高的精度和更大的范围,可以满足不同生产需求。
2.提高效率:同步电动机的效率与转速有关,高压变频器可以根据负载的变化来控制电机的转速,从而最大程度地提高效率,减少能源浪费。
3.减少机械损耗:高压变频器可以使电动机始终工作在最佳转速下,减少机械损耗,延长电机的使用寿命。
缺点1.造价昂贵:相比于传统的机械式调速设备,高压变频器的造价高,对于一些中小型企业可能不太现实。
2.系统稳定性较差:高压变频器需要与同步电动机配合使用,如果不合理设计安装,可能会导致系统不稳定、易损坏等问题。
3.偶尔会产生噪音和电磁干扰:高压变频器工作时产生的高频信号可能会对其他电子设备产生干扰,同时也有可能产生噪音。
结论综上所述,高压变频器在同步电机上的应用具有一定的优点和缺点。
高压变频器应用环境的研究与分析

高压变频器应用环境的研究与分析随着电气化技术的不断发展,高压变频器已经得到了广泛的应用。
作为中高压型号变频器,高压变频器的使用环境比低压变频器更加复杂和严苛。
因此,对高压变频器应用环境的研究与分析变得尤为重要。
高压变频器的应用环境包括了温度、湿度、高压、电磁兼容性等多方面的因素。
一、温度高压变频器的工作环境温度要求相对低一些,通常在0-40℃之间。
温度升高会使变频器内部元件的温度升高,从而影响变频器的稳定运行。
因此,在变频器的选型和设计中,需要考虑到变频器内部的散热问题,合理地设计散热器,以保证变频器能够在低温工作环境下正常运行。
二、湿度高压变频器的应用环境中湿度的变化也会对其产生一定的影响。
高湿度的环境可能会对变频器的内部元件和电路产生一定的腐蚀和损坏,从而影响其工作效率和寿命。
因此,在高湿度的环境中使用高压变频器时,需要进行一定的防护措施,如选择防潮性能好的材料,提高设备的密封性等。
三、高压高压变频器的工作环境需求一般较高,变频器能够正常工作的最高电源电压一般为6kV-35kV。
当电源电压超过这个限制时,会对变频器内部的电子元件造成损坏,从而影响整个系统的工作。
因此,在变频器的安装和使用过程中,需要确保电源电压处于安全范围内,避免超压和欠压的情况发生。
四、电磁兼容性高压变频器在工作过程中会产生电磁干扰,会对其他设备产生干扰。
同时,也会受到其他设备产生的电磁干扰的影响。
为了保证高压变频器的正常工作,需要进行电磁兼容性的检测和测试,找出可能存在的电磁干扰源,采取措施进行干扰消除和防护。
综合考虑这些因素,高压变频器在应用环境中选择时,需要根据具体的工作环境需求选择合适的变频器型号,同时在安装和使用过程中,需要注意各种因素的影响和安全规定。
只有保障高压变频器稳定可靠的运行,才能达到最好的使用效果和效益。
高压应用 高压型号变频器在特殊场景中的应用

高压应用高压型号变频器在特殊场景中的应用高压型号变频器是一种专门用于控制高压设备的电气设备,广泛应用于各个行业的特殊场景中。
它通过调整电力频率,实现对电机的精确控制,从而达到最佳的工作效果。
本文将重点探讨高压型号变频器在特殊场景中的应用。
一、高压型号变频器在冶金行业中的应用冶金行业是高压型号变频器的重要应用领域之一。
在钢铁炼制过程中,高压型号变频器可以控制电动机的转速和负载,实现对炉温、压力和冷却风扇等参数的精确调控。
通过对电机的变频控制,可以大幅度降低能耗,提高生产效率。
同时,高压型号变频器还能提供对电机的保护功能,大大延长设备的使用寿命。
二、高压型号变频器在石油行业中的应用石油行业是对高压型号变频器要求非常严格的行业之一。
在石油开采过程中,钻井泵、螺杆泵等设备需要根据井深和油井产能来实现快速调速控制。
这就要求高压型号变频器能够快速响应并稳定输出相应的电能,以满足油井的采油需求。
同时,高压型号变频器具备过载保护和电机过温保护功能,确保设备在高负载运行和恶劣环境下的安全稳定运行。
三、高压型号变频器在船舶行业中的应用船舶行业是高压型号变频器的重要应用领域之一。
船舶的动力装置需要根据不同的工况和负载要求,实现电机的变速控制。
高压型号变频器可以通过智能控制策略,实现船舶电机转速的无级调节,从而使船舶在不同速度下达到最佳的节能运行效果。
同时,高压型号变频器具备防护等级高、抗冲击、抗振动等特点,适用于海上恶劣环境下的长时间连续工作。
四、高压型号变频器在矿山行业中的应用矿山行业是高压型号变频器的典型应用领域之一。
在矿山的提升、输送和压缩过程中,需要精确控制电机的转速和输出功率。
高压型号变频器可以根据实际工况要求,通过变频控制提供给电机恰当的电能,实现高效稳定的工作状态。
同时,高压型号变频器的智能保护功能,可以监测电机的温度、电流、过载等参数,一旦异常立即停机,有效保护设备的安全运行。
总结:高压型号变频器在特殊场景中的应用非常广泛,涵盖了冶金、石油、船舶和矿山等多个行业。
煤矿机电设备中高压变频器的选型及应用分析

煤矿机电设备中高压变频器的选型及应用分析煤矿机电设备中的高压变频器是煤矿生产中的重要设备,它广泛应用于各种煤矿机电设备中,如提升机、通风机、水泵等设备中。
高压变频器可有效地调控电动机的转速,并且具有节能、环保、安全可靠等特点。
本文将针对煤矿机电设备中高压变频器的选型及应用进行分析,为煤矿企业在选购及使用高压变频器时提供参考。
1. 环境条件分析在进行高压变频器的选型时,首先需要对煤矿机电设备所处的环境条件进行充分的分析。
煤矿环境通常具有高温、潮湿、粉尘大等特点,因此需要选择具有良好的防护等级和适应能力的高压变频器,以确保其在恶劣环境下的稳定运行。
2. 负载特性分析不同的煤矿机电设备在使用过程中所承受的负载特性也会有所差异,例如提升机的负载特性与通风机的负载特性就存在较大差异。
需要根据具体设备的负载特性来选择对应的高压变频器,以实现最佳的控制效果和节能效果。
3. 变频范围分析选型时需要充分考虑高压变频器的输出变频范围是否符合实际需求。
不同的煤矿机电设备可能对变频器的输出频率范围有不同的要求,因此需要根据设备的实际需求来选择适合的高压变频器,以保证设备的正常运行。
4. 故障保护功能分析煤矿机电设备的安全可靠运行是非常重要的,因此在选型时需要考虑高压变频器是否具有完善的故障保护功能。
例如过载、短路、欠压、过压等故障保护功能都需要得到充分的考虑,以保证设备在故障发生时能够及时停机保护,避免进一步损坏设备。
5. 技术支持与售后服务分析选择高压变频器时,除了要考虑产品本身的性能指标外,还需要考虑生产厂家的技术支持和售后服务能力。
煤矿企业通常需要长期稳定的合作伙伴,因此在选型时需充分考虑厂家的技术实力和售后服务能力。
通过对上述几个方面的分析,可以为煤矿企业在选型时提供一定的参考,以确保选购到性能稳定、适用性强的高压变频器,为煤矿机电设备的稳定运行提供保障。
1. 提升机中的应用提升机是煤矿生产中常见的设备,它主要用于煤炭、矿石等物料的提升和运输。
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高压变频器应用分析1 引言近年来,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、dv/dt、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、dv/dt、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、dv/dt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 6脉冲晶闸管整流电路图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。
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1/h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。
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。
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=(Uout/Uinh)cosjout=(f/fnomh)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dv/dt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dv/dt。
较大的dv/dt会影响电机的绝缘,尤其当变频器输出与电机之间电缆距离较长时,由于线路分布电感和分布电容的存在,会产生行波反射作用,dv/dt会放大,在电机端子处可增加一倍以上,对电机绝缘引起损坏。