《变频器和ML》PPT课件.ppt

变频器和ML2 一 晶体管的有关概念二 变频器的基本结构及各部分的功能三 整流四 逆变五 ML2及其特点 一 晶体管的有关概念 1 晶体管简介晶闸管是晶体闸流管 Thyristor 的简称 谷称可控硅 它是一种大功率开关型半导体器件 在电路中用文字符号为 V VT 表示 旧标准中用字母 SCR 表示 晶闸管具有硅整流器件的特性 能在高电压 大电流条件下工作 且其工作过程可以控制 被广泛应用于可控整流 交流调压 无触点电子开关 逆变及变频等电子电路中 2 晶体管的种类 一 按关断 导通及控制方式分类晶闸管按其关断 导通及控制方式可分为普通晶闸管 双向晶闸管 逆导晶闸管 门极关断晶闸管 GTO BTG晶闸管 温控晶闸管和光控晶闸管等多种 二 按引脚和极性分类晶闸管按其引脚和极性可分为二极晶闸管 三极晶闸管和四极晶闸管 三 按封装形式分类晶闸管按其封装形式可分为金属封装晶闸管 塑封晶闸管和陶瓷封装晶闸管三种类型 其中 金属封装晶闸管又分为螺栓形 平板形 圆壳形等多种 塑封晶闸管又分为带散热片型和不带散热片型两种 四 按电流容量分类晶闸管按电流容量可分为大功率晶闸管 中功率晶闸管和小功率晶闸管三种 通常 大功率晶闸管多采用金属壳封装 而中 小功率晶闸管则多采用塑封或陶瓷封装 五 按关断速度分类晶闸管按其关断速度可分为普通晶闸管和高频 快速 晶闸管 下图显示为晶体管的外形 下图为各种晶体管的符号 4 晶体管的重要参数 a 断态重复峰值电压UDRMUDRM是门极断路而器件的温度为而定值时 允许重复加在器件上的正向峰值电压 规定断态重复峰值电压UDRM为断态不重复峰值电压UDRM的90 晶体管必须能够重复经受一定限度的操作过电压 这就是重复峰值电压这一参数的意义 b 断态重复峰值电压URRMURRM是门极断路而器件的温度为而定值时 允许重复加在器件上的反向峰值电压 规定断态重复峰值电压UDRM为断态不重复峰值电压URRM的90 一般 晶闸管若受到反向电压的作用 它一定是阻断的 因此参数名称中 可以省去阻断二字 晶闸管的额定电压 通常把UDRM和URRM中较小的值标作该器件的额定电压 c 通态平均电流IT AV IT AV 在环境温度为 40 C和规定的冷却条件下 带电阻的单相工频正弦半波电路中 管子全导通 导通角不小于170 而稳定结温度不超过额定值时所允许的最大平均电流 按照标准 取其整数作为该器件的额定电流 d 额定结温Tjm器件在正常工作时所允许的最高结温 在此温度下 一切有关的额定值和特性都能得到保证 e 断态电压临界上升率du dtdu dt是在额定结温和门极开路的情况下 不导致从断态到通态转换和最大主电压上升率 使用中实际电压上升率必须低于此临界值 如果du dt过大 使充电电流足够大 就会使晶闸管误导通 f 通态电流临界上升率di dtdi dt是在规定条件下 晶闸管能承受且无有害的最大通态电流上升率 如果主电流上升太快 则晶闸管刚一开通时 会有很大的电流集中在门极附近的小区域内 从而造成局部过热而使晶闸管损坏 5 IGBT和IGCT a IGBTIGBT 绝缘栅双极型晶体管 是功率MOSFET技术的派生器件 它结合了双极结型晶体管 BJT 的低导通损耗和功率MOSFET的高开关速度的特点 是一种电压控制型器件 与晶闸管相比 IGBT速度更快 dv dt抗干扰和栅极关断能力更好 当某些晶闸管例如GTO由门极关断时 要求有反向门极电流 而IGBT关断时 唯一要求的是栅极电容放电 象MOSFET一样 IGBT是跨导器件 只要保持栅极电压在闽值电压电位以上 便能维持IGBT的充分导通状态 在故障情况下 IGBT表现了可靠耐用的特性 当器件处于端子短路或接地状态时 短路电流约达额定电流的l0倍 且这一短路电流可持续数微秒 这样就可以通过简单的导通电压监控电路来识别短路状态并切断晶体管 IGBT具有快速无延迟的开关能力 并具有相当低的开关损耗 IGBT在使用中具有良好的温度系数 这一特性导致其良好的可并联性 IGBT最大的优点是无论在导通状态还是短路状态都可以承受电流的冲击 IGBT与GTO IGCT相比 由于在电流容量方面相对低一些 所以在大功率应用中需器件并联 b IGCTIGCT是改进结构的GTO和极低电感门极驱动器结合的器件 IGCT由于将门极驱动 GCT和冷却部件集成为一个紧凑单元 所以允许有最大的密集度 这样便大大降低了成本 与IGBT相比 IGCT的一个重要优点是在所考虑的电压范围内 VaR 3300V 其通态电压相当低 低感门极驱动 L 5nH 也改善了IGCT在感性负载下的有效开通过程 快速施加正向门极电流使开通过程更均匀 di dt钳位电路减缓了IGCT的导通瞬变过程 并把损耗转移到钳位电阻上 与其他半导体器件相比IGCT电阻可以承受较高的温度 因而可减少冷却部件 输出短路保护可直接利用IGCT的快速开关特性 如果外部短路电流的di dt受到滤波器或电缆电感的限制 则在电流达到半导体器件最大可关断电流之前IGCT可以被关断 与传统的GTO相比 IGCT更为高效 IGCT的透明阳极是一种注入效率经过仔细调节的薄发射极 它可使器件同时具有低损耗和低开通阁值电压 也可使硅片厚度减小l 2 从而在原先的静态和动态损耗下 提高阻断电压 实现硬驱动的IGCT意味着门极电路中漏感非常小 硬驱动具有双重的优势 其一 关断时间绝对值和离散性的大大减小为IGCT的高压串联应用 10一l00kV 打开了方便之门 如果发生过电流失效 则器件就会烧毁并使其自身短路 而不会像IGBT那样对临近的元件造成危险 其二 原先在关断瞬态用来缓解有源器件电应力的吸收电路得以简化 甚至取消 与IGBT相比 IGCT的电压 电流容量高 但工作速度和工作频率相对低一些 IGBT和IGCT这两种器件占领了大功率器件的应用领域 就功率装置的电流和电压而言 它们具有很大的互补性 c 几种晶体管的性能参数对比 用于大功率逆变器 3MVA 600Hz GTO TGBT IGCT的比较 晶闸管优缺点的对比 IGBT和IGCT的对比 lIGCT在功率器件的周围集成了大量的器件 而IGBT只是将功率器件部分封装为模块 l由于已经封装为模块 IGBT电路与散热基板之间是电绝缘的 安装工艺简单 IGCT不具备这种优势 使系统的设计 安装和维护复杂 绝缘与散热之间的矛盾 使系统问题较多 lIGCT虽然用较IGBT少的功率器件数目构成大功率变频器 但是由于外围器件数目大 系统的故障点并不比IGBT变频器少 l在IGCT的门极电路里 包含了大量的IC和电阻电容 尤其是有大量的电解电容 使其有一定的寿命限制 而且 这种电容是不可更换的 必须连着整个器件一起更换 造成维护成本增大 l如上所述 IGCT的故障点并不比IGBT少 而且 由于功率部分器件数目少 单个器件承受更高的电压和电流 众所周知 随着器件电压和电流容量的增大 器件制造技术和应用技术趋于复杂 造成系统可靠性降低 目前 国内能批量提供变频器的厂家 经过多年尝试 尚没有人能成功使用IGCT 可见其复杂程度 l如果器件出现故障 对于IGBT构成的系统 一般更换驱动电路或IGBT即可 价格在1500元以内 而且常规电压的IGBT及其驱动电路在内地市场代理商林立 一般都有现货 而对于IGCT构成的系统 必须更换整个IGCT 更换一次一般在20000元以上 其代理商只有少数几家 由于占用资金大 一般没有现货 所以一旦出现故障 维修周期长 费用高 而且由于器件复杂 对维修的技术人员要求很高 过了保修期以后往往受制于人 l l在电路设计上 IGBT只需要很小而比较简单的缓冲电路 有时甚至可以省略缓冲电路 IGCT除了要有电压缓冲电路外 还必须有电流缓冲电路 以抑制关断时的二次击穿 比IGBT复杂 lIGBT构成的变频器 输出电平数多 适用于普通电机 IGCT构成的变频器 电平数少 必须更换电机或加输出滤波器 在电网侧 IGBT多级串联多电平变频器的谐波指标优于IGCT构成的三电平变频器 l在电压等级上 IGBT多级串联多电平变频器可构成10KV变频器 适应中国电网的需要 IGCT构成的三电平变频器最高电压可做到6KV lIGBT多级串联多电平变频器在单个器件故障时 可以旁路带故障运行 系统故障时 可以通过附加的旁路开关 将电机投到工频电网运行 IGCT构成的三电平变频器在器件故障时 只能停机 lIGBT和IGCT构成的高压变频器 效率是一样的 但是IGBT构成的变频器 由于电平多 谐波少 电机的效率比IGCT变频器高 二 变频器的基本结构和各部分功能 1 变频器简介变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置 变频器一般由以下几个部分组成 主电路接线端 控制端子和操作面板 根据功率的大小 从外形分为书本型 0 75 37kW 和装机柜型 45 1500kW 从结构上变频器可以分为交 交变频器和交 直 交变频器 从变频电源的性质上看可以分为电压型变频器和电流性变频器 2 变频器的组成 a 整流部分整流部分由六个电力二极管组成三相不可控整流桥 将电源的三相交流全波整流成直流 如果三相全波整流后的平均直流电压UD 1 35UL b 滤波电容整流桥输出的是脉动的直流电压 必须加以滤波 同时可以在整流器和逆变器之间起到去耦作用 以消除相互干扰 为感性负载的电动机提供无功功率 中间直流电路的电容器的容量较大 c 逆变部分把整流后的直流再逆变成频率和幅值都可调的交流电 常用的逆变管有IGBT GTR GTO等 d 动电阻和制动单元电机在工作频率下降过程中 异步电机的转子转速将超过此时的同步转速处于再生制动状态 拖动系统的动能要反馈到直流电路中 使直流电压UD不断上升 因此必须将再生到直流电路的能量消耗掉 使公共直流母线的电压保持在允许范围内 变频器的基本组成 3 变频器的控制方式 变频器对电动机的控制方式大概可以分为以下几种方式 U f恒定控制 转差频率控制 矢量控制 直接转矩控制 非线性控制 自适应控制 智能控制等 前四种方式已经应用于实际 a U f恒定控制在改变电动机电源频率的同时改变电机电源的电压 使磁通保持一致 b 转差频率控制转差频率控制需要检出电动机的转速 构成速度闭环 速度调节器的输出为转差频率 然后以电动机速度与转差频率之和作为变频器的给定输出频率 c 矢量控制矢量控制基于电动机的动态数学模型 分别控制电动机转矩电流和励磁电流 具有直流电机相类似的控制性能 d 直接转矩控制直接转矩控制是利用空间电压矢量PWM通过磁链 转矩的直接控制 确定变频器的开关状态来实现 三 整流 1 简介整流电路 出现最早的电力电子电路 将交流电变为直流电按组成的器件可分为不可控 半控 全控三种按电路结构可分为桥式电路和零式电路按交流输入相数分为单相电路和多相电路按变压器二次侧电流的方向是单向或双向 又分为单拍电路和双拍电路 2 单相半波可控整流电路1 带电阻负载的工作情况SinglePhaseHalfWaveControlledRectifier变压器T起变换电压和隔离的作用电阻负载的特点 电压与电流成正比 两者波形相同 单相半波可控整流电路及波形 几个概念的解释 ud为脉动直流 波形只在u2正半周内出现 故称 半波 整流采用了可控器件晶闸管 且交流输入为单相 故该电路为单相半波可控整流电路ud波形在一个电源周期中只脉动1次 故该电路为单脉波整流电路几个重要的基本概念 触发延迟角 从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度 用a表示 也称触发角或控制角导通角 晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度称为 用 表示 基本数量关系直流输出电压平均值为VT的a移相范围为180 这种通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式称为相位控制方式 简称相控方式 3 带阻感负载的工作情况阻感负载的特点 电感对电流变化有抗拒作用 使得流过电感的电流不能发生突变电力电子电路的一种基本分析方法通过器件的理想化 将电路简化为分段线性电路 分段进行分析计算对单相半波电路的分析可基于上述方法进行 当VT处于断态时 相当于电路在VT处断开 id 0 当VT处于通态时 相当于VT短路 带阻感负载的单相半波电路及其波形 负载阻抗角j 触发角a 晶闸管导通角的关系若j为定值 a越大 在u2正半周L储能越少 维持导电的能力就越弱 越小若a为定值 j越大 则L贮能越多 越大 且j越大 在u2负半周L维持晶闸管导通的时间就越接近晶闸管在u2正半周导通的时间 ud中负的部分越接近正的部分 平均值Ud越接近零 输出的直流电流平均值也越小 单相半波带阻感负载有续流二极管的电路及波形 为避免Ud太小 在整流电路的负载两端并联续流二极管当u2过零变负时 VDR导通 ud为零 此时为负的u2通过VDR向VT施加反压使其关断 L储存的能量保证了电流id在L R VDR回路中流通 此过程通常称为续流 续流期间ud为0 ud中不再出现负的部分数量关系若近似认为id为一条水平线 恒为Id 则有 2 5 2 6 4 带电阻负载的工作情况工作原理及波形分析VT1和VT4组成一对桥臂 在u2正半周承受电压u2 得到触发脉冲即导通 当u2过零时关断VT2和VT3组成另一对桥臂 在u2正半周承受电压 u2 得到触发脉冲即导通 当u2过零时关断 单相全控桥式带电阻负载时的电路及波形 数量关系 2 9 a角的移相范围为180 2 10 2 11 2 14 不考虑变压器的损耗时 要求变压器的容量为S U2I2 4 单相桥式全控整流电路 带阻感负载的工作情况为便于讨论 假设电路已工作于稳态 id的平均值不变 假设负载电感很大 负载电流id连续且波形近似为一水平线u2过零变负时 由于电感的作用晶闸管VT1和VT4中仍流过电流id 并不关断至 t a时刻 给VT2和VT3加触发脉冲 因VT2和VT3本已承受正电压 故两管导通 单相全控桥带阻感负载时的电路及波形 VT2和VT3导通后 u2通过VT2和VT3分别向VT1和VT4施加反压使VT1和VT4关断 流过VT1和VT4的电流迅速转移到VT2和VT3上 此过程称换相 亦称换流 2 15 晶闸管移相范围为90 晶闸管承受的最大正反向电压均为 晶闸管导通角 与a无关 均为180 和 变压器二次侧电流i2的波形为正负各180 的矩形波 其相位由a角决定 有效值I2 Id 5 三相可控整流电路 负载容量较大 或要求直流电压脉动较小 易滤波时用基本的是三相半波可控整流电路 三相桥式全控整流电路应用最广三相半波可控整流电路a 电阻负载电路的特点 变压器二次侧接成星形得到零线 而一次侧接成三角形避免3次谐波流入电网三个晶闸管分别接入a b c三相电源 其阴极连接在一起 共阴极接法 三相半波可控整流电路共阴极接法电阻负载时的电路及a 0 时的波形 假设将电路中的晶闸管换作二极管 成为三相半波不可控整流电路 此时 相电压最大的一个所对应的二极管导通 并使另两相的二极管承受反压关断 输出整流电压即为该相的相电压一周期中 在wt1 wt2期间 VD1导通 ud ua在wt2 wt3期间 VD2导通 ud ub在wt3 wt4期间 VD3导通 ud uc二极管换相时刻为自然换相点 是各相晶闸管能触发导通的最早时刻 将其作为计算各晶闸管触发角a的起点 即a 0 a 0 时的工作原理分析 波形如下图 变压器二次侧a相绕组和晶闸管VT1的电流波形 变压器二次绕组电流有直流分量晶闸管的电压波形 由3段组成 第1段 VT1导通期间 为一管压降 可近似为uT1 0第2段 在VT1关断后 VT2导通期间 uT1 ua ub uab 为一段线电压第3段 在VT3导通期间 uT1 ua uc uac为另一段线电压增大a值 将脉冲后移 整流电路的工作情况相应地发生变化 三相半波可控整流电路共阴极接法电阻负载时的电路及a 0 时的波形 a 30 时的波形负载电流处于连续和断续之间的临界状态 三相半波可控整流电路 电阻负载 a 30 时的波形 a 30 的情况特点 负载电流断续 晶闸管导通角小于120 三相半波可控整流电路 电阻负载 a 60 时的波形 整流电压平均值的计算 1 a 30 时 负载电流连续 有当a 0时 Ud最大 为 2 a 30 时 负载电流断续 晶闸管导通角减小 此时有 右图id波形有一定的脉动 但为简化分析及定量计算 可将id近似为一条水平线三相半波的主要缺点在于其变压器二次电流中含有直流分量 为此其应用较少 三相半波可控整流电路 阻感负载时的电路及a 60 时的波形 应用最为广泛共阴极组 阴极连接在一起的3个晶闸管 VT1 VT3 VT5 共阳极组 阳极连接在一起的3个晶闸管 VT4 VT6 VT2 编号 1 3 5 4 6 2 三相桥式全控整流电路原理图 a 带电阻负载时的工作情况a 0 时的情况假设将电路中的晶闸管换作二极管进行分析对于共阴极阻的3个晶闸管 阳极所接交流电压值最大的一个导通对于共阳极组的3个晶闸管 阴极所接交流电压值最低 或者说负得最多 的导通任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个晶闸管处于导通状态 三相桥式全控整流电路带电阻负载a 0 时的波形 从相电压波形 共阴极组晶闸管导通时 ud1为相电压的正包络线 共阳极组导通时 ud2为相电压的负包络线 ud ud1 ud2是两者的差值 为线电压在正半周的包络线直接从线电压波形看 ud为线电压中最大的一个 因此ud波形为线电压的包络线 三相桥式全控整流电路电阻负载a 0 时晶闸管工作情况 三相桥式全控整流电路的特点 1 2管同时通形成供电回路 其中共阴极组和共阳极组各1 且不能为同1相器件 2 对触发脉冲的要求 按VT1 VT2 VT3 VT4 VT5 VT6的顺序 相位依次差60 共阴极组VT1 VT3 VT5的脉冲依次差120 共阳极组VT4 VT6 VT2也依次差120 同一相的上下两个桥臂 即VT1与VT4 VT3与VT6 VT5与VT2 脉冲相差180 3 ud一周期脉动6次 每次脉动的波形都一样 故该电路为6脉波整流电路 4 需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲可采用两种方法 一种是宽脉冲触发另一种是双脉冲触发 常用 5 晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同 晶闸管承受最大正 反向电压的关系也相同 a 30 时的工作情况 波形如下图 区别在于 晶闸管起始导通时刻推迟了30 组成ud的每一段线电压因此推迟30 从wt1开始把一周期等分为6段 ud波形仍由6段线电压构成 每一段导通晶闸管的编号等仍符合表2 1的规律变压器二次侧电流ia波形的特点 在VT1处于通态的120 期间 ia为正 ia波形的形状与同时段的ud波形相同 在VT4处于通态的120 期间 ia波形的形状也与同时段的ud波形相同 但为负值 三相桥式全控整流电路带电阻负载a 30 时的波形 a 60 时工作情况ud波形中每段线电压的波形继续后移 ud平均值继续降低 a 60 时ud出现为零的点 三相桥式全控整流电路带电阻负载a 60 时的波形 当a 60 时 如a 90 时电阻负载情况下的工作波形如图2 21所示 三相桥式全控整流电路带电阻负载a 90 时的波形 小结当a 60 时 ud波形均连续 对于电阻负载 id波形与ud波形形状一样 也连续当a 60 时 ud波形每60 中有一段为零 ud波形不能出现负值带电阻负载时三相桥式全控整流电路a角的移相范围是120 四 逆变 1 逆变概念逆变 与整流相对应 直流电变成交流电 交流侧接电网 为有源逆变交流侧接负载 为无源逆变本文讲述无源逆变2 逆变电路的应用蓄电池 干电池 太阳能电池等直流电源向交流负载供电时 需要逆变电路交流电机调速用变频器 不间断电源 感应加热电源等电力电子装置的核心部分都是逆变电路 3 逆变电路的基本工作原理单相桥式逆变电路为例S1 S4是桥式电路的4个臂 由电力电子器件及辅助电路组成S1 S4闭合 S2 S3断开时 负载电压uo为正逆变电路及其波形举例 S1 S4断开 S2 S3闭合时 uo为负 把直流电变成了交流电改变两组开关切换频率 可改变输出交流电频率电阻负载时 负载电流io和uo的波形相同 相位也相同阻感负载时 io相位滞后于uo 波形也不同 如上图b t1前 S1 S4通 uo和io均为正t1时刻断开S1 S4 合上S2 S3 uo变负 但io不能立刻反向io从电源负极流出 经S2 负载和S3流回正极 负载电感能量向电源反馈 io逐渐减小 t2时刻降为零 之后io才反向并增大 4 基本的负载换流逆变电路 采用晶闸管负载 电阻电感串联后再和电容并联 工作在接近并联谐振状态而略呈容性电容为改善负载功率因数使其略呈容性而接入直流侧串入大电感Ld id基本没有脉动 负载换流电路及其工作波形 5 工作过程 工作波形上图b 4个臂的切换仅使电流路径改变 负载电流基本呈矩形波负载工作在对基波电流接近并联谐振的状态 对基波阻抗很大 对谐波阻抗很小 uo波形接近正弦t1前 VT1 VT4通 VT2 VT3断 uo io均为正 VT2 VT3电压即为uot1时 触发VT2 VT3使其开通 uo加到VT4 VT1上使其承受反压而关断 电流从VT1 VT4换到VT3 VT2t1必须在uo过零前并留有足够裕量 这样保证了有足够的反向偏压加到VT1和VT4两极上 才能使换流顺利完成 6 逆变电路的种类 逆变电路按其直流电源性质不同分为两种 电压型逆变电路或电压源型逆变电路电流型逆变电路或电流源型逆变电路 7 电压型逆变电路 a 电压型逆变电路的特点 1 直流侧为电压源或并联大电容 直流侧电压基本无脉动 2 输出电压为矩形波 输出电流因负载阻抗不同而不同 3 阻感负载时需提供无功 为了给交流侧向直流侧反馈的无功提供通道 逆变桥各臂并联反馈二极管 电压型逆变电路举例 全桥逆变电路 b 三相电压逆变电路 三个单相逆变电路可组合成一个三相逆变电路应用最广的是三相桥式逆变电路可看成由三个半桥逆变电路组成 180 导电方式每桥臂导电180 同一相上下两臂交替导电 各相开始导电的角度差120 任一瞬间有三个桥臂同时导通每次换流都是在同一相上下两臂之间进行 也称为纵向换流 三相电压型桥式逆变电路 波形分析 8 电流型逆变电路 直流电源为电流源的逆变电路 电流型逆变电路一般在直流侧串联大电感 电流脉动很小 可近似看成直流电流源实例之一 右图电流型三相桥式逆变电路交流侧电容用于吸收换流时负载电感中存贮的能量 电流型三相桥式逆变电路 a 电流型逆变电路主要特点 1 直流侧串大电感 相当于电流源 2 交流输出电流为矩形波 输出电压波形和相位因负载不同而不同 3 直流侧电感起缓冲无功能量的作用 不必给开关器件反并联二极管电流型逆变电路中 采用半控型器件的电路仍应用较多换流方式有负载换流 强迫换流 4桥臂 每桥臂晶闸管各串联一个电抗器LT 用来限制晶闸管开通时的di dt1 4和2 3以1000 2500Hz的中频轮流导通 可得到中频交流电采用负载换相方式 要求负载电流略超前于负载电压负载一般是电磁感应线圈 加热线圈内的钢料 R和L串联为其等效电路因功率因数很低 故并联CC和L R构成并联谐振电路 故此电路称为并联谐振式逆变电路 输出电流波形接近矩形波 含基波和各奇次谐波 且谐波幅值远小于基波因基波频率接近负载电路谐振频率 故负载对基波呈高阻抗 对谐波呈低阻抗 谐波在负载上产生的压降很小 因此负载电压波形接近正弦 电流型三相桥式逆变电路 下图 采用全控型器件 基本工作方式是120 导电方式 每个臂一周期内导电120 每时刻上下桥臂组各有一个臂导通 横向换流 波形分析输出电流波形和负载性质无关 正负脉冲各120 的矩形波输出电流和三相桥整流带大电感负载时的交流电流波形相同 谐波分析表达式也相同输出线电压波形和负载性质有关 大体为正弦波输出交流电流的基波有效值 电流型三相桥式逆变电路的输出波形 五 ML2及其特点 1 简介水冷IGCT变频器SIMOVERTML2是一个带有直流母线 模块化3电平变频系统 该变频器与绝缘的电机绕组并联操作 可以获得最高输出功率 对于发电和电动传动系统的应用 可以使2 3个逆变器结合一个AFE 有效前端 用来补偿没有AFE 有效前端 直流母线上的功率和变压器损失 电机侧逆变器将获得的直流母线的3电平电压切换为带有脉冲频率的电机相位 因此电机电流平均值为极好的正弦曲线 这样 可以获得的电机频率是循环变流器的3倍多 从而使相同功率下电机的尺寸显著缩小 直流母线由一个进线侧3电平的整流器供电 该整流器和电机侧的逆变器完全一样 这种AFE进线侧整流器允许带有任何可调进线侧功率因数的操作 不需要另外的滤波回路 优化的脉冲模式确保进线侧电流很小的谐波畸变 另外 几个传动通过选择不同矢量组的变压器可以补偿5th 7th和17th 19th进线侧谐波 在低输出频率频时 IGCT逆变器工作在3电平技术的空间矢量调制 在高频段 IGCT逆变器 一般在进线侧 根据同步的 优化的脉冲模式被触发 优化的原则是使电流谐波和损耗最小化 由于IGCT的关断能力和较大的变压器电抗标幺值 使得SIMOVERTML2功率回路中保险的配置极少 2 采用AFE的变频器工作原理及其优点 对于普通的交直交变频器采用PWM原理 变频器输入侧为不可控的全波整流桥 不能实现能量回馈 电动机不能实现四象