变频器原理与应用 第3版 教案 第5章 高（中）压变频器

PAGE《变频器原理及应用（第3版）》电子教案PAGE第2页共4页中等职业教育课程改革国家规划新教材《电子技术基础》电子教案 PAGE1章节课题5.1高（中）压变频器概述5.2高（中）压变频器的主电路结构课时2教学目的1.了解高（中）压变频器的分类。2.掌握高（中）压变频器的基本形式。3.掌握高（中）压变频器主电路结构。重点难点重点：高（中）压变频器的基本形式难点：高（中）压变频器主电路结构教学方法联系实际，讲解高（中）压变频器的分类、基本形式和主电路结构，让学生学习掌握高（中）压变频器的组成及应用。尽可能达到好的教学效果。教具作业习题5-1；习题5-3；习题5-4；习题5-7课后小结高（中）压变频器通常指电压等级在1kV以上的大容量变频器。高（中）压变频器按主电路的结构方式分为交-交方式和交-直-交方式。高（中）压变频调速系统的基本型式有直接高-高型、高-中型和高-低-高型等三种。高（中）压变频器的主电路结构有晶闸管电流型、GTO电流型、1GBT并联多重化PWM电压型、多电平高（中）压变频器等。教学内容5.1高（中）压变频器概述5.2高（中）压变频器的主电路结构知识目标：1.了解高（中）压变频器的分类。2.掌握高（中）压变频器的基本形式。3.掌握高（中）压变频器主电路结构。技能目标：学会识别高（中）压变频器。教学内容5.1高（中）压变频器概述5.1.1高（中）压变频器的分类高（中）压变频器按主电路的结构方式分为交-交方式和交-直-交方式。5.1.2高（中）压变频调速系统的基本形式高（中）压变频调速系统不像低压变频调速系统那样有统一的结构形式，但常见的基本型式有直接高-高型、高-中型和高-低-高型等三种。5.1.3高（中）压变频器的应用在功率保持不变情况下，如果提高其供电电压，就可以减少绕组中的电流。对大容量的电动机来说，这是非常有意义的，减少绕组中的电流可使电动机的体积和制造成本大大降低。因此在冶金、钢铁、石油、化工、水处理等工矿企业中，大容量的电动机基本上都是中压和高压电动机。这类企业的风机、泵类、压缩机及各种其他大型机械的拖动电动机消耗的能源占电机总能耗的70％以上，而且绝大部分都有调速的要求，但目前的调速和起动方法仍很落后，浪费了大量的能源且造成机械寿命的降低。教学内容5.1.4高（中）压变频器的技术要求1.可靠性要求高2.对电网的电压波动容忍度大3.降低谐波对电网的影响4.改善功率因数5.抑制输出谐波成分6.抑制共模电压和du／dt的影响5.2高（中）压变频器的主电路结构5.2.1晶闸管电流型变频器图5-5所示为晶闸管电流型变频器的主电路。电流型变频器的优点是能量可以回馈到电网，因此系统可以四象限运行。由于存在大的平波电抗器和快速电流调节器，过电流保护较容易实现。但是由于采用三相桥式晶闸管整流，电流型变频器的输入波形畸变较为严重，功率因数也会随电动机转速的下降而有所下降。实际上常采用接入输入滤波器和多重化(如12脉波)的方法，使输入电压和电流畸变达到IEEE519-92的要求。5.2.2GTO电流型变频器该类变频器其主电路如图5-6所示。GTO电流型变频器可以说是SCR方式的改进。5.2.31GBT并联多重化PWM电压型变频器采用IGBT器件的PWM电压型变频器，由于IGBT器件具有优良的性能，在高（中）压变频器中应用较多。其中比较成功的例子是“并联多重化PWM电压型”变频器。图5-7所示为并联多重化PWM电压型变频器电路图。教学内容5.2.4三电平高（中）压变频器IGBT三电平高压变频器的主电路如图5-8所示。三电平变频器的输出谐波比低压通用变频器低；因为省去升、降压变压器，因而结构紧凑，损耗减少，占地面积小，节省土建费用；当功率较大时，电源输入端仍设置隔离用三绕组变压器，变压器副边采用Δ和Y接法，可输出12脉冲整流电压，使得电源输入端谐波大为降低。5.2.5五电平高（中）压变频器五电平逆变器如图5-11a所示，结构为二极管钳位式五电平逆变器主电路。5.2.6IGBT功率单元多级串联电压型变频器功率单元串联的方法解决了用低电压的IGBT实现高压变频的困难，它既保留了IGBT和PWM技术相结合所具有的各项优点，且在减小谐波分量等方面有更大的改进，变频器的功率得以提高。山东风光JD-BP37系列高压变频器的系统结构如图5-13所示。章节课题5.3风光JD-BP37系列高压变频器简介5．4高压变频器对电动机的影响及防治措施课时2教学目的1.了解风光JD-BP37/38系列高压变频器的结构。2.掌握高（中）压变频器对电动机不良影响的防治措施。重点难点重点难点：高（中）压变频器对电动机不良影响的防治措施。教学方法联系实际，讲解风光JD-BP37/38系列高压变频器的结构，高压变频器对电动机的影响及防治措施，尽可能达到好的教学效果。教具作业课后小结高（中）压变频器有变频和工频两种运行方式，可采用手动切换和自动切换，但特别注意两种运行方式的控制开关必须设置互锁，以避免同时接通而导致高（中）压变频器损坏。高压变频器对电动机的影响有：输出谐波、输出电压的变化、共模电压等。教学内容5.3风光JD-BP37系列高压变频器简介5．4高压变频器对电动机的影响及防治措施知识目标：1.了解风光JD-BP37/38系列高压变频器的结构。2.掌握高（中）压变频器对电动机不良影响的防治措施。技能目标：学会高（中）压变频器对电动机不良影响的防治措施。教学内容5.3风光JD-BP37系列高压变频器简介5.3.1JD-BP37/38系列高压变频器的系统结构风光JD-BP37/38系列高压变频调速系统结构如图5-13所示。图5-13风光JD-BP37/38系列高压变频调速系统结构风光JD-BP37/38系列高压变频器的柜体结构，主要由开关柜、变压器柜、功率单元柜和控制柜等组成。教学内容5．4高压变频器对电动机的影响及防治措施输出滤波器；二是改变逆变器的结构或联接形式，以降低输出谐波。使其作用到电机上的输出波形接近正弦波。5.4.1输出电压变化率对电动机的影响及防治措施对于电压型变频器，当输出电压的变化率(du／dt)比较高时，相当于在电动机绕组上反复施加了陡度很大的脉冲电压，加速了电动机绝缘的老化。特别是当变频器与电动机之间的电缆距离比较长时．电缆上的分布电感和分布电容所产生的行波反射放大作用增大到一定程度，有时会击穿电动机的绝缘。经常采用的防治措施一般有两种：一是设置输出电压滤波器：二是降低输出电压的变化率。5.4.2输出谐波对电动机的影响及防治措施输出谐波对电动机的影响主要有谐波引起电动机的温升过高、转矩脉动和噪声增加，经常采用的防治措施一般有两种：一是设置5.4.3共模电压对电动机的影响及防治措施当没有输入变压器时．共模电压会直接施加到电动机上，导致电动机绕组绝缘击穿，影响电动机的使用寿命。当共模电压对地产生的高频漏电流经过电动机的轴承入