高压变频器介绍
高压变频器工作原理
高压变频器工作原理引言概述：高压变频器是一种用于控制高压电机转速和输出功率的电子设备。
它通过改变电源频率来调节电机的转速，从而实现对设备的精确控制。
本文将详细介绍高压变频器的工作原理。
一、高压变频器的基本原理1.1 电源输入：高压变频器通常通过三相交流电源供电。
电源输入经过整流和滤波，将交流电转换为直流电，并通过电容器和电阻进行滤波，以确保电源的稳定性和纹波的降低。
1.2 逆变器：逆变器是高压变频器的核心部件，它将直流电转换为可调频率和可调幅度的交流电。
逆变器采用先进的功率半导体器件，如IGBT（绝缘栅双极型晶体管）来实现电能的转换。
逆变器通过调整开关管的通断状态和占空比来控制输出电压的频率和幅度。
1.3 控制电路：高压变频器的控制电路负责接收来自用户的控制信号，并将其转换为逆变器的控制信号。
控制电路通常由微处理器和各种传感器组成，用于监测电机的转速、温度和电流等参数，并根据用户的设定值进行调节。
二、高压变频器的工作过程2.1 输入电源调节：高压变频器首先对电源进行调节，将输入电压和频率调整为适合电机运行的工作条件。
这可以通过控制电路中的电压和频率调节模块来实现。
2.2 逆变器控制：一旦输入电源调节完成，控制电路将发送适当的控制信号给逆变器。
逆变器将根据控制信号的频率和幅度调整输出电压，以满足电机的运行需求。
逆变器还可以根据需要改变输出电压的相位和频率，以实现电机的正反转和加减速等功能。
2.3 电机驱动：逆变器输出的交流电经过滤波和放大后，驱动电机正常运行。
高压变频器可以根据电机的负载情况和运行状态进行实时调整，以提供最佳的电机控制效果。
三、高压变频器的优势3.1 节能效果：高压变频器可以根据实际负载需求调整电机的转速和输出功率，避免了传统的固定频率运行方式下的能量浪费。
通过降低电机的转速和输出功率，高压变频器可以显著降低能耗，提高能源利用效率。
3.2 精确控制：高压变频器可以根据用户的需求实现电机的精确控制。
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一、工作原理：高压变频器是一种电力调节设备，用于调节和控制交流电动机的转速和扭矩。
它通过改变电源的频率和电压来实现对电机的控制。
其基本工作原理如下：1. 输入电源：高压变频器通常接受三相交流电源作为输入。
输入电源的频率和电压根据需要进行调节。
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等器件，能够实现对输入电流的控制。
3. 滤波器：直流电经过滤波器进行滤波，去除掉直流电中的脉动成分，以保证后续的逆变器能够获得稳定的直流电源。
4. 逆变器：滤波后的直流电经过逆变器，将直流电转换为可调节的交流电。
逆变器采用先进的功率半导体器件，如IGBT（绝缘栅双极型晶体管），能够实现高效率的能量转换。
5. 控制系统：高压变频器的控制系统通过对逆变器的频率和电压进行调节，实现对电机的转速和扭矩的控制。
控制系统通常采用先进的数字信号处理器（DSP）和微处理器，能够实现精确的控制和保护功能。
二、性能特点：1. 宽频调节范围：高压变频器能够实现宽范围的频率调节，通常在0-300Hz之间。
这意味着可以调节电机的转速范围很大，适应不同的工艺需求。
2. 高效节能：高压变频器采用先进的功率电子器件和控制算法，能够实现高效的能量转换。
与传统的调速方式相比，高压变频器能够节省大量的能源，降低电机的能耗。
3. 精确控制：高压变频器的控制系统采用先进的数字信号处理技术，能够实现精确的转速和扭矩控制。
通过调节频率和电压，可以实现对电机的精确控制，满足不同工艺过程的需求。
4. 良好的动态响应：高压变频器具有快速的动态响应能力，能够在短时间内实现电机转速和扭矩的变化。
这对于一些需要频繁启停或快速变速的工艺过程非常重要。
5. 多重保护功能：高压变频器的控制系统具有多重保护功能，能够对电机进行全方位的保护。
例如，过电流保护、过电压保护、欠压保护、过载保护等，能够有效延长电机的使用寿命。
6. 可靠性高：高压变频器采用先进的电子器件和可靠的控制算法，具有较高的可靠性。
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
• 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
高压变频器的工作原理
高压变频器的工作原理
高压变频器是一种用于调节电源频率并实现电压变换的电力变频调速设备。
它能够将固定频率和电压的电源输入转换为可调节频率和电压的输出。
高压变频器的工作原理如下：
1. 整流：高压变频器首先将交流电源输入进行整流，将交流电转换为直流电。
这通常通过使用整流桥电路实现，其中包括四个二极管。
2. 滤波：直流电在通过整流后，仍然存在一些脉动，需要进行滤波以减小脉动幅度。
滤波电路通常包括电容器，用于存储电荷并平滑直流电流。
3. 逆变：经过滤波后的直流电被送入逆变器，将其转换为可调节频率和电压的交流电。
逆变器通过控制电子开关器件（例如晶闸管、IGBT等）的开关状态来实现。
4. 控制：高压变频器通常配备一个控制系统，用于控制逆变器的开关频率和占空比。
根据用户的需求，控制系统可以通过改变开关频率和占空比来实现输出频率和电压的调节。
总的来说，高压变频器通过整流、滤波、逆变和控制等过程，将固定频率和电压的输入电源转换为可调节频率和电压的输出电源。
这种调节能力使得高压变频器可以广泛应用于工业控制系统，如电机调速、电力传输、电网稳定等领域。
《高压变频器》ppt课件
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。
高压变频器培训ppt课件
高压变频器在电力、钢铁、有色金属、采矿、石油、化工、制药等领域得到广泛 应用。例如，在电力行业，高压变频器用于火电厂的引风机和送风机的节能调速 ；在钢铁行业，用于高炉鼓风机和炼钢厂的除尘风机等设备的调速控制。
高压变频器的发展历程与趋势
要点一
总结词
要点二
详细描述
概述高压变频器的发展历程，并预测未来的发展趋势。
逆变器采用绝缘栅双极晶体管（IGBT ）作为开关器件，通过控制开关的通 断来改变输出电压的幅值和频率。
整流器采用大电容滤波，使输入的工 频电流得到平滑，达到直流电的效果 。
高压变频器的性能特点
01
02
03
04
调速范围广
高压变频器的输出频率可以从 0到50Hz，甚至更高，因此可 以满足各种不同的调速需求。
节能效果显著
高压变频器可以根据实际需要 调整电机转速，从而减少不必
要的能源浪费。
启动平稳
高压变频器具有软启动功能， 可以减小电机启动时的冲击电
流，延长设备使用寿命。
自动化控制
高压变频器可以与PLC等控制 系统配合使用，实现自动化控
制，提高生产效率。
高压变频器与其他调速方式的比较
与传统挡板调节方式相比，高压 变频器具有更高的调节精度和响 应速度，同时还可以实现远程控
按拓扑结构分类
可分为交-直-交型和交-交型高压变频器。其中交 -直-交型高压变频器应用较为广泛。
按输出电压调制方式分类
可分为脉冲宽度调制（PWM）和空间矢量调制（ SVM）等类型的高压变频器。PWM调制方式较 为常用，而SVM调制方式具有更好的电压输出波 形和更高的输出电压。
常见高压变频器品牌与型号
考虑负载特性
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信号处 理接口
脉 冲 发 生 器
功率单元 状态信息
Mlink1
脉冲信号 控制信号
Mlink8 5V电源 CAN
基于双DSP和FPGA 一DSP负责对变频器的监测； 一DSP实现对变频器和异步电机的控 制； 脉冲发生器则基于FPGA器件实现； 由交流插件、IO插件、主控制器、通 讯板、脉冲发生器、人机界面、脉冲编 码解码MLink板等电路组成。
通信板 四方平台 人机界面 远程
录波装置
28
软件
人机界面软件
CAN
功能细分
菜单系统 功能参数设计 与监测器的数据交互——CAN
软件包括三大部分
远程信号 本地信号
监测程序
监控程序； 电机控制和脉冲发生程序； 人机界面程序；
控制程序
SPI
功能细分
变频器运行状态判断与切换 软件保护系统 电量采集与输出 与人机界面的数据交互——CAN 与控制器的数据交互——SPI 参数存储 远程通讯与控制处理
缺点：需要器件串联，均压和缓冲技术复杂。 输入侧采用可控硅相控整流，电流型变频器 输入电流谐波较大。
10
直接高压二电平电压型变频器
采用高压器件直接串联，可以构成 两电平PWM的高压变频器，输出电 压可达6kV 变频器结构简明，功率器件直接串 联，串联桥臂上的所有器件作用相 同，便于互相备用和冗余保护 输出电压dv/dt大，要用特种电机或 加滤波器
VAO
二极管箝位式；H桥级联式；悬浮 E + S E C S S 通过多电平的组合 电容式 E
O
+
3
C3
C4
Sa4n
-
a21
a22
+
Sa3n
逼近参考波形，输 出电压具有更好的 谐波性能
+
E
-
C4
Sa3n
Sa4n
-
Sa23
Sa24
E
-
Sa2n
Sa1n
O
2013-7-21
12
三电平中点箝位逆变器
20世纪80年代初提出
18
国内公司情况
凯奇、先行 国内较早研制成采用IGBT的H桥级联逆变器的中压 变频器样机，并都生产和销售了多套变频器； 冶金自动化院（金自天正 ）、天传所、天水所
利德华福、中山明阳、成都佳灵 民办公司1998年开始涉足电力电子和高压变频,进 行中压变频器的研制。 其他公司的一些产品
动力源、九州电气、新电创拓、合康亿盛
M
高压断路器
输入 变压器
输出 滤波器 滤波 整流器 电容器 三电平逆变器
高压 电动机
若输入也采用对称的PWM结构，则可做到系统功率因数可 调，输入谐波很低，且可四象限运行。
输出电平数少，dv/dt仍较大，输出需要LC滤波器，而且要 求器件耐压高，输出6kV需要器件串联
13
H桥级联多电平逆变器
模块化设计，维护简单。 多个低压变频单元串联组成 输入侧功率因数高，有 高压大容量多电平输出 很好的输出波形，dv/dt 小 需要多个独立直流电源， 输入的隔离变压器设计 复杂
11
1) 输出电平数多，具 有较低的dv/dt；
基于多电平逆变器的高压变频器
+
E
C1
Sa1p
VAO
+
Sa11
Sa12
S a14
+
2) 采用低压功率器件 即可实现更高等级 的电压输出； 3)
+
Sa2p
C2
E
+
C1
Sa1p Sa2p
E
-
E
-
Sa3p Sa4p VAO Sa1n
a2n
Sa13
E
+
C2
O
Sa3p Sa4p
19
国内产品的技术
主电路拓扑结构
大都采用成熟的产品方案 对于风机水泵类负载，V/f恒定控制已足够 尚未有更精确的控制策略，以满足要求更高性能的应用 场合 提升产品等级的关键，与国外产品相比较有较大的差距 产品可靠性，抗干扰性能需要进一步提高 器件选型
控制策略
工艺结构设计
电磁兼容设计
14
悬浮电容多电平逆变器
ALSTOM公司
sa N
～ ～
iN ic.k
i2 sa2
' sa2
i1 ic.1 sa1 sa1'
ia R jL Vao
E
' sa N
CN-1
C1
1992年由法国学者 T.A.Meynard 提出
换流单元
o
CN-1
～ ～
～ ～
C1
悬浮电容
CN-1
～ ～
～ ～
C1
关键：控制电容电压的平衡！
4
变频调速装置的分类
交直交电流型变频调速
高低高电流型变频器 高高电流型变频器
高低高电压型变频器 直接高压 两电平电压型变频器 二极管箝位式多电平电压型变频器 H桥级联式多电平电压型变频器 悬浮电容式多电平电压型变频器
5
交直交电压型变频调速
高－低－高
为避免直接高压变频在技术和成本上的困 难，小容量高压变频可以采用高-低-高方 式，输出电压可达10KV
远程监控
监测器
监控系统选用DSP和 FPGA等大规模集成电路， 提高可靠性和抗干扰能 力 采用水冷系统散热
人机界面
监控系统
22
系统的组成
变压器柜、功率柜、控制柜、水冷柜 旁路柜、输入开关柜、输出开关柜
23
移相变压器
将输入的三相6KV交流电变换成 3×5组互差12°电角度的690V 低压三相交流电分别供给功率逆 变器的15个整流逆变功率单元 变压器参数： 额定容量：1600KVA 额定电压：6KV/0.69KV 一次侧为三相单绕组，有+5% 和-5%的抽头；二次侧为三相15 绕组，每组移相互差12°
3
节能效果
据现场实测试验报告表明，高压电动机采用 变频调速技术节能效果非常显著，其中风机 类：28％～69％；泵类：18～41％
火力发电厂各辅机容量裕度太大，相当于 1.68～2.54倍实际所需功率 大部分时间机组处于低负荷率运行，“大马拉 小车”现象严重
对风机和水泵类负载，节电率在40％左右
高压变频器介绍
1
主要内容
高压变频器的分类 国内外公司概况 高压变频器样机设计 调研问题
2
高压变频器
电压等级：2.3kV、3.3kV、4.16kV、 6kV、6.6kV和10kV等 容量范围：200kW---5000kW 应用对象：高压大容量异步电动机， 如风机、水泵等的节能调速运行 应用领域：电厂、水厂、油田、冶金 等行业
17
国外公司情况
4)ROBICON 产品. H桥级联多电平逆变器, 低压变频器技术的延伸，发展快， 性能好。 5)ROCKWELL ( AB ) 产品 1557系列中压变频器，采用GTO电流型, GTO元件串联。 AB同RELANCE合并，目前主要是采用SGCT的 PowerFlex 7000电流型变频。 6)ALSTOM 采用悬浮电容多电平逆变器技术
+1 5 V
UOR
UOL
XPI
XFUS1 XUD
XUO
XFUS2
XFUS3
XIGBT POWCON板
XP XR XV
XP1
-1 5 V IO
UD+
UD-
UA UB UC
XIO
XP2
XSCR
电源、控制、保护和驱动电路
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功率单元试验
模块的输出电压和输出电流
电阻型负载，满功率 运行下：
输出电压基波有 效值约为690V；
功率单元
功率单元
功率单元
功率单元
功率单元
C
25
整流逆变功率单元
整流单元
DA DB DC SST SCR
滤波电容
逆变电路
RS1 CS1
RS2
RS3
E1
E2
R1
SAL1
CS2 CS3 RYM 200W/2K RST E3 E4 CD1 LAO R2 FO
SAR1
移相变压器
旁路电路
CD2
A1 B1 C1
15
～ ～
其他几种多电平逆变器
通用式多电平逆变器
可实现电压的自动平衡，但成本高
混合多电平逆变器（或者改进的H桥级联多 电平逆变器）
综合使用了两种功率器件的高阻断电压和快的 开关速度，如IGCT和IGBT 但本身存在一些特殊需要解决的问题
层叠式多电平逆变器
16
国外公司情况
欧美公司
1)SIEMENS 工程+产品 IMOVERT－A系列，晶闸管电流型，低价、成熟。 SIMOVERT MV系列中压变频器： HVIGBT，三电平 2)ABB 工程为主 中压变频器ASC1000系列， 采用IGCT，三电平，体积小， DTC直接转矩控制。 3)GE 工程为主 INNOVITION MV系列中压变频器 , 采用IGCT、IGBT 三电平, 三电平单相桥，主要应用大功率轧机传动。
功率单元
光纤信号接口 每个功率单元三条光纤连接 信号从控制柜的监控系统输出
功率单元 功率单元