压缩机组控制系统.ppt

2、中高压变频技术的发展趋势中高变频技术是强弱电混合，机电一体的综合技术，既要处理巨大电能的转换（整流、逆变），又要处理信息的收集、变换和传输，因此它必定会分成功率和控制两大部分。前者要解决与高压大电流有关的技术问题，后者要解决的软硬件控制问题[3]。因此，未来高压变频调速技术也将在这两方面得到发展，其主要表现为：1)高压变频器将朝着大功率，小型化，轻型化的方向发展；2)高压变频器将向着直接器件高压和多重叠加（器件串联和单元串联）两个方向发展；3)更高电压、更大电流的新型电力半导体器件将应用在高压变频器中；4)现阶段IGBT、IGCT、SGCT仍将扮演着主要的角色，SCR、GTO将会退出变频器市场；5)无速度传感器的矢量控制、磁通控制和直接转矩控制等技术的应用将趋于成熟；6)全面实现数字化和自动化：参数自设定技术，过程自优化技术，故障自诊断技术；7)应用32位MCU、DSP及ASIC等器件，实现变频器的高精度，多功能；8)相关配套行业正朝着专业化，规模化发展，社会分工将更加明显。3、高压变频的基本原理及应用器件中高压变频器常用的电力电子器件及分类电力电子器件是指用半导体材料制成的大功率电子器件，20世纪50年代以来，已发展了不同类型的器件，大致可以按照控制程度、载流子类型、集成度或按芯片材料等方法分类见图。电力电子器件作为变频器的开关器件，且主要作为逆变器的开关器件，其发展水平成为了目前高压变频器迅速发展的重要因素。用于变频器的电力电子器件，应具有以下的特征：在正常开通状态下，通流量大，导通压降小；在正常关断的情况下，能承受高电压，且漏电流小；在正常的开关状态转换下，开通与关断时间短，即开关频率高，而且能承受高的du/dt；有全控功能；寿命长、结构紧凑、体积小、散热性能良好等。在高压变频器中，常用的电力电子器件主要有电力二极管、晶闸管、GTO晶闸管、IGBT、IGET、IGCT等，在前面的课程当中已经包含其详细的特点及性能介绍。电力传动系统运动及相关特性：电力传动系统运动方程式T电机转矩－T负载转矩P电机功率=T电机转矩×N电机速度×K常数MT电机转矩T负载转矩中间传动机构终端机械T电机转矩T负载转矩－－－加速运行T电机转矩T负载转矩－－－减速运行T电机转矩＝T负载转矩－－－恒速运行电机转矩控制性能是影响电气传动系统性能高低的最重要因素加减速时间和电机转矩、负载转矩以及系统惯量有关电动机电动机传动机构生产机械负载特性T负载转矩摩擦恒转矩生产流水线起重行走势能恒转矩电梯起重机提升负载转矩大小与与转速无关恒功率（速度越低，负载转矩越大）机床开卷机/收卷机变转矩（速度越低，负载转矩越小）风机水泵4、高压变频控制类型1――电流源型变频器电流源型变频器(CSI：CurrentSourceInverter)采用大电感作为中间直流滤波环节。整流电路一般采用晶闸管作为功率器件，少数也有采用GTO的，主要目的是采取电流PWM控制，以改善输入电流波形。逆变部分一般采用晶闸管或GTO作为功率器件。由于存在着大的平波电抗器和快速电流调节器，所以过电流保护比较容易。当逆变侧出现短路等故障时，由于电抗器存在，电流不会突变，而电流调节器则会迅速响应，使整流电路晶闸管的触发角迅速后移，电流能控制在安全范围内。为了对接地短路也实现保护，通常把滤波电抗器分为两半，上下直流母线各串一半。电流源型变频器的一大优点是能量可以回馈电网，系统可以四象限运行。虽然直流环节电流的方向不能改变，但整流电压可以反向(当整流电路工作在有源逆变状态时)，能量可以回馈到电网。电流源型变频器种类较多，主要有串联二极管式，输出滤波器换相式，负载换相式和GTO-PWM式等。其中，前三种电流源型变频器的逆变功率器件都采用晶闸管，输出采用120°导通方式。GTO-PWM式电流源型变频器采用GTO作为功率器件，逆变器一般采取电流PWM控制方式。在系统控制上，电流源型变频器在一般应用时采取电压-频率协调控制。与电压源型变频器可以直接控制输出电压不同，电流源型变频器的输出电压是由输出电流及负载决定的，所以为了实现电压频率协调控制，必须设置电压环以实现输出电压的闭环控制。高性能时，通常采取磁场定向矢量控制，采用常见的转速电流双闭环，通过速度和磁通闭环调节器分别得到定子电流的转矩分量和励磁分量，经过极坐标变换，得到定子电流幅值和负载角，定子电流的幅值作为电流环的给定值，控制晶闸管整流电路实现定子电流的闭环控制，负载角和同步旋转坐标系的位置角迭加在一起，用于逆变侧晶闸管的触发脉冲分配。电流源型变频器对电网电压的波动较为敏感，一般电网电压下降15