交流电机变频调速讲座第二讲静止式变压变频器

1、 区间 , 一 一 加 根 据输 出 电压 波形的分 析 可 以概 一 , 伪 喜 粤 妻 杏 粤 粤 佑 叭 仇 、 括 中性点 箱位型 三 电平 的特点 如 下 逆变器 “ 区 间知 一 三 电平 逆变器 总是 在 一 一 粤 喜 冬 喜 一 一 。 “ 。 冬 。 或 一 的状态间切 换 或反 之 开 , 区间 “, , “ 礴 一 一 一 关器 件所承 受的关断 电压 被 限 制在 直 杏 粤叭 粤 粤 粤 喜 佑 佑 “ “ 流中间回路电压 的一 半 因此三 电平 逆变器 可 在一 定程 度上 解决中压 大容 量 变频器 电力 电子器 件耐压不 够 高的 区间 “, 。 一 喜 喜

2、喜 “ 。 一 “ 、 一 冬 委 “ 问题 。 采用 , 的 组成三 电平 逆 变器 时 输 出交流 电压 最 高 可 达 区间 “ 竹 一 采用 的 时 。 中间直 一 朋 仇 仇 佑 粤 粤佑 要 粤 粤 要 “ 一 十 一 流电压可 提高到 一 二 电平 “ 逆变器 输 出的负 , 图 桥级 联 式多 电 平 中压 变频 器 原理 图 同理可 求得 相 另 一 半 周 期的 。 载相 电压 为 种 电平 器 则可 有 而 三 电平 逆 变 以及 另外 两 相 电压 。 、 、 、 的 、 种 电平 , 各级 电平间的 波形 , 绘于 图 一 、 、 中 图 一 了 从 而 减少 了 幅

3、值变化相对 阳 氏 相 间的线 电压 波形 可由 卜 “ 朋 对 电动机绝 缘的冲击 二 电平 。 得到 逆 变器 输 出的负 , 载 线 电压 为 种 电平 器 则有 种 电平 。 而三 电平 逆变 当 开 关频 率 相 同 有较 大 改 时 善 , 可 使输 出 电压 波形 质 反之 , 。 当两 种 逆 变器 输 出允许有 时 , 相 同的谐 波含 三 电平逆变器的 , 开 关频率 可 以低 一 些 下降 。 开关损耗也 会 为 了进一 步减少 谐波对电动机 , 的影响 一 般在 三 电平 逆变器的输 出 , 端还 装有滤波器 这样就 可 用 普通 的 。 电动机 , 不 需要 降容使

4、用 在 三 电平逆变器 中 采 用 。 , 两 个容量 相等的电容分压 构成中点 在 空载 情 况 下 , 中 点 电位 为 , , 但在 有负载 的情况 下 时 图 一 当 中点有 电流流过 , , 会造成中点电位的变化 。 偏 离对 输 出相 电压 与线 电压 波 形 称 情 况 下 的琴 电位 形 的正 弦度 个 问题 , 从而 影 响输出波 相 电压 波 形 是 由 种 以 直 流 回 路 电压 为单 位的不 同 电压值 组成的 多 , 这是 三 电平逆变器的一 。 可 以 通过控 制或改进拓扑结 桥级联式 多电平 尸 阶梯 波 士 这 种 电压 值 是 , 士 号 、 构 以抑 制中

5、性点 电位的偏 移 粤 。 。 、 士 鲁 。 、 。 。 采用 。 控 变频器 变频器是 桥级联 式多电平 一 类电压源型 变频器 制方式时 现 , 还 将有 士 粤 的阶梯 波出 由它向 。 级的 图 中压 交流 电动 机供 电 变频器 各相都 桥 级 联 式 多 电平变 频 器 主 电路结 构 图 由若 干 个 独 立 的功 率 变 换单元 串联 组 山 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 输 出 电压 采 用 多电平 移 相 式 制 , 控 同一 相 中不

6、同 功 率单 元 的 , 三 角载 波互 差一 定的相位 以增加输 七 提高 , 出 电压 波形的阶梯 等效 开 关频 率 图 一 , 降低其 , 改善输 出波形 输出 , 变 频器 的输 出线 电压 和相 电流 波 形 总谐波 电流失真基 本限制在 非常接近 理 想的正 弦波 。 以内 因此生 产 这 类 中压 变频器 的一 些企业 在 广告中号 图中 、 成 , 如图 一 所示 、 , 称 是 完 美无 谐 波 一台 。 “ ” 。 图 一 给出了 、 一 , 、 、 、 分 别表 多 电平 变频器 的输 出线 电压 示 串联 在 单元 、 三 相 上 的 功率 变 换 , 和 相 电流

7、的 波 形 三相 接 中性点 为 。 上 述 优 良性能对 大 功率变频器 来 每个功率变换单 元都 是 的低 压 单 相 桥 逆变器 示 , , , 控制 一 说 是 很 重 要的 。 除此 以外 , 变频器 的 , 如图 所 每个功率单 元 在结 构上都是 一 致 的 做 成 同样 的单 元 插 入 式结构 , 这时 只需要常规耐压 的功率开 关 , 既 便于 器件 就能构成中压 输出的变频器 例 , 。 维修 便 。 , 储存备 品和 损 坏 时替换都很 方 , 如 , 若电动机的额定 电压 是 每相 当一 个 功率单 元 出现 故 障时 , 还 可 由 个额定输 出 电压 为 卯 的功

8、率单 元 串联组成 输出的总相电压 额定值 为 只 二 , , , 可 以对该单 元采取 旁路措施 整 个变 。 频器 仍可 降额 使 用 , 不 致停车 自从 线 电压 为 。 世 纪 末 期 国 际 上 推出这 种 产 品 以 后 , 万 接近 , 此时 很 快 在 大 容 量 中高压 风 机水 泵节 , 压 的功率单元都侧 氏 变频器 这些功率 , 能 调 速传动 中获得 推广 近 年来 我 国 , 单元应能承 受 电机的额定电流 但它们 只 须提供 乃的电动机额定相 电压 和 一 些 企 业 也相继 开 发 出此 类变频器 据统计 , 国 内此类 大 功率变频器 的总 的 电动机额定功

9、率 只 需要 耐压 为 , 对于 的 , 的 电动机 而且 不 需 销售量 已达 约 台 。 由 于 功率 单 元 采 用 二 极 管 整 流 器 能 , , 要器件的 串 并联 图 一 、 。 难 以 使 电机 有 四 象 限 运 行 的 功 目前较 多用于 大功率风 机 。 、 绘 出 了 桥 级联 式 多 电平 , 水泵 , 变频 器的 主 电路结构 图 用 多重 化 移相 变压 器 输 入 电源 采 的传动 系统 随着控制 系统 的改进 整 流器 , 共 用一 个初级 改用源端 引入 无 速度 , 绕组 组 , , 而 有 多 个 曲折 接 法 的 次 级 绕 传感器 的 矢量 控 制技术 后 。 级联 式 多 使各 功率 单 元 的电源 有 不 同 的相 形成 多重 化 联 接 。 电平 大 容量 中压 变频器 正 在 向更 高性 能的领域 迈进 位 关系 例如图 的 多电平 变频器 每 相有 个 功率单 元 串联 时 , 输 入 变 压 器 的 个次 级 绕 。 、 组与初 级绕 组 间 的相 位 关 系 分 别为超 前 。 、 超前 。 , 同相 位 、 滞后 。 和 滞后 三 相都 是 如 此 多 , 化 可 以 改替变压 器 输 人 侧 的电流波 形 , 对电网的谐波污