变频概述.ppt

中矿传动 电力变换的类型 中矿传动 3 交-交变频 交－交变频变流器用于将恒频三相交流电源转变为可调频率的交流三相电源。变流器为由三相全桥组成的六脉冲无环流交－交变频器，三相全桥由直接反并联晶闸管连成。每两组全桥内一台整流变压器供电，为电机提供单相交流电源。 系统主要由主控计算机、驱动控制计算机、整流变压器、交交变频器、励磁变压器、电压、电流检测装置、轴编码器等组成。 中矿传动 为了提高驱动控制性能和减少谐波污染，可采用十二脉冲结构，即由上述两组六脉冲变流器分别向电机的两组独立定子绕组供电，两组六脉冲变流器的三相电源的相角差30°(由整流变压器完成)，或两组六脉冲变流器并联向电机定子绕组供电 。 中矿传动 交-交变频电压和电流输出波形 中矿传动 ● 交-交变频的优点 （1）适用的功率范围较大，且过载倍数大。 （2）具有良好转矩特性，对矿井提升机具有较好的应 用能力。 （3）无中间直流环节的变换，故运行效率较高。 （4）主回路功率元器件可采用普通晶闸管，提高了变 频器性价比和抗过载能力。 中矿传动 ● 交-交变频的缺点 （1）系统比较复杂，特别是对于双绕组，器件使用多。 而且每一相都需要独立隔离电源，使得变压器数目增多。 （2）对电机的参数依赖较大，如果电机厂家给出参数不全或不 准确，必然会影响调速性能。 （3）功率因数低，尤其是低速运行时，需要适当补偿。 （4）频率输出范围窄，一般在15Hz以下，对于低速直联同步 机比较适用，而对于高速电机则无用武之地。 （5）谐波含量大，且谐波是不可预料的，即使进行谐波治理， 效果也不会好。 中矿传动 4 交-直-交变频 交-直-交变频一般采用全控型的半导体器件，如GTO、IGBT、IGCT等。相对与交-交变频来说，它具有结构简单，可靠性高，频率可调范围宽，功率因数高，高次谐波少等优点。以前由于受半导体器件功率的影响，容量一直做不大，随着大功率全控器件的出现，这种方式有着非常好的前景。在主回路结构上，它可采用两电平或多电平的方式。 中矿传动 两电平变频器 这种方式在每个桥臂上只有一个开关器件，每相输出只有两种电平，即 和0 。 中矿传动 多管串联两电平变频器 在半导体器件容量受限制的情况下，为了直接对高压进行变换，可选择多管串联的两电平主电路拓扑结构 。 中矿传动 单元级联多电平高压变频器 单元串联多电平逆变器是1975年P.Hammond提出的一种适合高压场合的变频器结构，其原理是用隔离的直流电源作为多个H桥的输入，输出端串联。这种拓扑结构是问世最早的一种多电平变频器。其主要功能是用于高压电动机驱动、大功率电源、大功率有源滤波器等场合 中矿传动 级联多电平高压变频器的优缺点 优点：采用单元化结构设计，将多个单相全桥单元叠加起来，采用载波移相等PWM调制技术，可实现多电平叠加输出，系统电平数越多，输出波形越接近于正弦，du/dt低，可不用输出滤波器而直接应用于普通电机，系统冗余度较好。 缺点：较难实现高性能矢量控制，目前大多应用于调速要求不高的风机、水泵等应用场合。系统功率器件数量众多，如对每个独立的直流电源配置前端全控整流以实现高性能能量回馈和网侧功率因数控制功能，则系统所用功率器件和传感器数量将会急剧扩大，系统功率密度低，移相变压器制造工艺复杂，系统占地面积大，故障点多，可靠性一般。 中矿传动 中点嵌位式三电平变频器 三电平变换器由早期的两电平变换器演化而来，在变换器的桥臂上有4个功率器件，每个桥臂可输出1、0、-1三个电平。在相同的输出电压等级的情况下，三电平结构功率器件所承受的电压仅为两电平的一半，大大减轻了du/dt，降低了功率器件和电机绝缘承受的电压应力，减小了变频器相同的EMI。 中矿传动 三电平和两电平之比较 （1）三电平变频器输出电压的阶梯波与两电平相比，更接近正弦波，电平数增多，输出电压谐波含量低，即降低了电压畸变率和du/dt。 中矿传动 三电平和两电平之比较 中矿传动 三电平和两电平之比较 （2）三电平拓扑结构与两电平结构相比较，可以有效的降低功率器件的开关频率，从而提高了系统可靠性，延长了器件使用寿命。 （3）与两电平相比，由于开关频率的显著降低，从而降低了变流器的EMI和功率器件的发热量，也降低了变频器的器件损耗。 （4）由于优良的输出电流波形，使得三电平变频器对电机冲击减小，延长电机使用寿命。 中矿传动 五 ASCS三大变频产品 徐州中