共模电压技术.doc

一、专利核心技术1、IGBT直接串联技术高速功率可关断器件，特别是IGBT直接串联，有效解决了动静态均压、均流、同步开关断的问题，使真正无输入、输出变压器的高压变频器成为现实。这不仅减少了变频器的体积和重量，更大大提高了变频器的性能和效率。目前，世界其它变频器厂家均未生产出IGBT直接串联的高压变频器。原因在于许多业内人士认为：IGBT是不能串联的，因为IGBT的开关时间极短，很难保证所有串联的管子能同时开关，这就会使系统电压全部加在晚开的管子上导致管子烧掉。这一世界性的难题已经被我们率先解决。IGBT直接串联技术不仅是高压变频领域革命性的突破，而且对柔性输电系统、无功补偿、有源滤波、电网稳压、潮流控制、直流输电等整个电力电子领域，都具有划时代的伟大意义。2、直接速度控制技术以直接速度控制（DSC）为核心电机控制技术，是继V/F、转差频率补偿、矢量控制、DTC之后的全新技术。DSC技术以电机定子磁通和转速为主机控制变量，无需在电动机转轴上安装脉冲编码器来反馈转子位置信号，就能实现精确的速度和转矩的控制。利用DSC技术，可使电机在零速时产生满载转矩，动态响应速度高，鲁棒性超过以往任何一种电机控制技术。3、抗共模电压技术在高压变频领域，共模电压是必须解决的关键问题之一，它影响电机的绝缘，对外产生干扰，特别是对长输线设备。抗共模电压技术根据共模电压产生的机理，采取“堵和疏”的办法，将共模电压消灭在变频器内部。抗共模电压技术使高压变频器彻底去掉变压器得以最终实现，并对电机无特殊的绝缘要求。4、正弦波技术高压电机对变频器的输出电压波形有严格的要求，是业内人士都知道的常识。正弦波技术一是从优化PWM波形入手，二是利用自己研制的特种滤波器，在波形发生、滤波材料等方面进行创新设计，使输出电压的谐波失真小于3%。利用正弦波技术，可使变频器适用于任何交流电机，而无距离限制的要求。同时还能提高功率因数，降低对电网的干扰。根据电源及负载的情况，输入端可用多种不同的配置，以符合IEEE519-92的要求。可满足四象限快速加、减速等场合的应用要求。 二、高压变频器原理框图1、风机水泵专用高压变频器2、通用机械型高压变频器3、提升类四象限高压变频器4、低谐波高功率因数变频器三、性能特点 1、直接速度控制（DSC）响应速度快，转矩脉动小，转速精度高。对电机动态参数高速辨识，具有转矩自修正功能，运行参数不受转子温度影响。克服了在电机低速运行时，矢量控制（转速精度高但转矩小，且运行参数受转子温度影响）和直接转矩控制（转矩大但转速精度低，且转矩脉动大）的不足之处。能在微妙级内检测出全程电机的实际转速，无需启动延时。零转速下，不需速度反馈就能使电机产生二倍以上的高转矩。采用高速运行的速度数字信号处理器，对电机状态的更换计算可达四万次/秒，从而对负载突变或电源干扰所引起的动态变化做出迅速反应。2、对电网电压波动及负载变化力矩高速修正经与直流端大型储能电容相结合，可以将电机有功/无功能量转换，自调整响应周期极短，可承受30%的电网电压波动。 对阶跃变化负载，能迅速提供阶跃变化力矩。3、模块化的结构设计每个功率单元都是相同的，并安装在可抽出的机架上，调换单元只需十五分钟。模块化设计使系统结构十分紧凑，使用、维护时具有简单、方便、快捷的特点。在不中断运行的情况下，可在半小时内完成风扇更换。不必使用特殊工具，只需五分钟即可完成IGBT功率模块的更换。光纤触发装置、控制板及调制解调器接口卡均为可插式结构。 4、瞬时掉电延续运行或再启动500ms内电网掉电，能维持正常运行状态。2s内电网掉电或来电，能自动跟踪转速再启动。掉电时间大于2s时，自动跳闸保护。5、环境温度过高或电机过热时进行实时保护在风机、泵类负载的使用中，若环境温度过高，变频器会自动降低负荷，以保持系统的正常运行。设有电机过热保护端口，可对电机温度进行实时监控并采取保护措施。6、高效率系统效率可达到98%以上。具有完善的磁通化模式，使电机的磁通自动与负载相对应，保证了高效率。针对不同的负载点，磁通优化可使电机和传动系统整体效率提高1%-10%。DK系列高压变频器的效率远超其它变频系统，因为其它变频系统的效率计算，往往还要扣除变压器、无功补偿装置或谐波滤波器等的损失。 6、完美正弦波形采用优化的脉宽调制设计，使其无需外加任何输出滤波装置，从本质上就能提供完美正弦输出波形。PWM开关模式消弱了所有流向电机的谐波，特别是在低频工作段。在高频工作段，通过PWM与内置微型电容器的相互配合，可将谐波进一步消除。可在整个速度和负载范围内输出正弦电压、电流波形，即使在低速时也一样，不像其它常见变频器只能在满速时产生近似的正弦波形。输入电流波形 输入电压波形7、高质量的功率输出高质量的功率输出适用于普通的标准感应电机和同步电机，且电机无需降容运行。由于开关状态是分别确定的，没有固定的开关频率，因而不会产生使用普通PWM技术的交流传动装置中普遍存在的共振现象。使电机运行安静平稳，噪音甚至比工频运行时还要小。多数变频器因开关频率高及耦合电容的作用，将限制电要电缆的长度。DK系列高压变频器对电缆长度无任何约束，其对电机的有效控制距离可达十五公里以上。8、强大的过载能力正常方式运行时，每十分钟允许10%短时进载一分钟；重载方式运行时，每十分钟允许50%短时过载一分钟。风机水泵专用高压变频器：过载能力为120%，150%时立即保护。通用机械型高压变频器：过载能力为150%，200%时立即保护。 提升类四象限高压变频器：过载能力为200%以上，可选300%。低谐波高功率因数变频器：过载能力为150%。 9、高功率因数满载时PF大于0.97，全部调速范围内PF大于0.95。低谐波高功率因数变频器PF大于0.99。10、强大的保护功能可提供过电流、短路、接地、输入输出断相、过电压、欠电压保护。可提供电机过热、过载、失步保护，以及IGBT过热保护。 11、IGBT直接串联高压变频器与以往几种高压变频器的主要性能比较：序号12345变频方案IGBT直接高压单元多重化多电平多电平、多重化电流型电路结构IGBT直接串联IGBT低压单相变频器串联IGBT串联、中心嵌位三电平单相变频器串联SGCT或SCR输入变压器无需一切变压器需极复杂的多绕组变压器需十二脉冲变压器需变压器整流方式二极管或IGBT/PWM二极管二极管SGCT或SCR逆变器件IGBTIGBT或IGCTIGBTSGCT或SCR输出电压1KV13.8KV3KV10KV3KV4.16KV3KV10KV整体性能好较好好差控制电路简单复杂较复杂复杂控制方式PWM二电平多重化PWMPWM三电平PWM六脉冲或十二脉冲效率98%90%96%96%96%体积小大较大大重量最轻最重重重适用范围各种交流电机负载风机、泵类一般传动、风机泵类风机、泵类四、主要参数1、通用标准EN(IEC),ANSI,CSA,VDE,BS,CE,NEMA,UL,IEEE,GB。2、逆变器二电平电压输出。主要元素采用绝缘栅极半导体高速开关模块(IGBT)和专用大型高压脉冲储能电容。 3、输入电源频率45Hz75Hz,电压3KV、6KV、10KV。4、输出电压0KV6KV，0KV10KV，0KV13.8KV。5、输入整流器标准：六脉冲加谐波滤波器。可选：PFC校正，十二脉冲，PWM整流。6、输出频率0.5Hz50Hz,0.5Hz60Hz。可选：0.5Hz120Hz。7、环境温度-10+40。超过+40时需要降容