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AFE整流 逆变器 第五部分 6SE70AFE整流器单元 AFE整流 逆变器的特点 1 AFE变流器是随着全控式开关器件 例如IGBT 的实用化而发展起来的斩控式可逆变流器 系统的交 直环节与直 交环节的结构完全相同 均采用正弦脉宽调制模式 SPWM 其控制结构包括直流母线电压的电压调节器 提供变频器系统输入电流瞬时值指令模式信号的功率因数调节器 与电流模式信号成正比的控制输入电流的调节器 以及对变流器交流输入电压进行斩波控制的SPMW控制器 AFE变流器能将直流母线电压保持在恒定的给定值上 它既可以作为整流器工作 也可作用逆变器工作 为电源侧的4象限运行 由于采用了自关断器件IGBT 通过恰当的SPWM模式 可对交流电流的大小和相位进行控制 并通过前端的各滤波 储能环节使交流输入电流接近正弦波 并且功率因数以1为中点而正负可调 在电机侧的制动能量通过逆变器返回而使直流母线电压升高时 可以使交流输入电流的相位与电源电压相位相反 实现再生发电运行 并将再生功率回馈到交流电网去 这时斩控整流器工作在有源逆变状态 AFE整流 逆变器的特点 2 AFE整流 逆变器为新一代交 直流环节 它采用自关断器件IGBT作为功率器件 并且采用正弦波的脉宽调制技术 从而避免了可控硅类功率元件的整流 回馈单元 由于电网侧故障而容易发生的逆变颠覆的弊端 使AC DC环节的可靠性大幅度提高 由于AFE整流 逆变器前端的电压与电流波形均已滤波成正弦波形 电压与电流正弦波形间的相位差角可以按需要在一定范围内设定 因此功率因数可调 它甚至可以对供电系统进行有源的功率因数补偿 由于直流母线电压可在一定范围内设定 设定值即为稳压值 故AFE整流器抵抗电源电压偏低的能力很强 特别适合于供电电压长期偏低的情况作用 AFE整流 逆变器前端部分的开关与滤波 储能元件安装要求较高 一般均采用西门子公司供货的总成 其前端集成了正弦波的电压 电流滤波器 但需注意 AFE前端模块的接地结构对IT电网与TT TN电网而言是不同的 错用会引起问题 AFE整流 逆变器的特点 3 VSB模块是AFE整流 逆变器的重要部件 它实时检测AFE整流器前端的进线电压相位信号 其工作原理类似于编码器测量电机轴的角位移 作为控制的基本依据之一 AFE为四象限运行的整流 回馈单元 由于采用SPWM方式 与可控硅的整流 回馈单元的工作原理完全不同 它在回馈运行时不必有自耦变压器配合 使用AFE做为AC DC环节的变频器系统 630kW AFEinverter AFEinductor L Cfilter isolatingswitch fuses contactors motorinverter AFE 直流母线电压工作范围 最小 1 5倍的所使用的电源电压有效值 说明 AFE变流器的直流母线电压至少大于所使用的交流电源电压的峰值整流值 以确保通过IGBT开关的续流二极管使功率系统不再受控制 最大 对于400V主电源范围 740VDC500V主电源范围 920VDC690V主电源范围 1100VDC工作原理 在3相末端 一个主电源面向角度的高速矢量控制服从于直流母线电压控制且外加一个几乎是正弦的电流在网络上 以便借助于接着连接的净化滤波器去使系统的扰动变为最小 矢量控制也可设定功率因数cosphi 因而可补偿无功功率 但运行电流的需求有优先权 VSB模块 VoltageSensingBoard 的功能同网络角度传感器类似 类似于编码器的工作原理 为安全起见 一台AFE整流 回馈单元应通过一台主接触器接到电网上 AFE的配置 由AFE整流 逆变器做前端的变频器示意图 用AFE做前端直流母线的变频器系统示意图 主动前端控制技术AFE ActiveFrontEnd 采用IGBT功率元件及进线电流控制技术再生能量可反馈给电网功率因数可依据设定值或动态值而得到控制 功率因数可被参数设定在 0 8 1 0 0 8的范围内 可以是导前或是滞后 确保整机功率因数大于0 98 当主驱动系统功率因数设定在 1 并与辅机系统同时工作时 采用AFE主动前端整流技术的驱动系统 谐波可被忽略 其大小不受电网质量或负载轻重影响 总的谐波不超过1 不受电网波动的影响 直流母线电压保持稳定 AFE可以将弱电网上的低电压相应提高 在电网电压瞬时下降到额定电压的65 时而平稳过渡 确保电机输出特性不受影响 AFE能进行准确选择以致能量回馈给弱电网时而产生电压上升也会毫无问题 弱电网问题已无足轻重 AFE整流 逆变器的前端部件 AFE整流 回馈单元的连接概览 AFE整流 逆变器的前端部件总成 电网连接