變頻器慣性輸出技術(shù)

1 引言

在實(shí)際運行中如果變頻器的主控制器死機或者復位將引起變頻器停止輸出，使負荷電動(dòng)機停機，這將給電廠(chǎng)造成巨大的損失。針對目前使用最廣泛的級聯(lián)多電平變頻器，本文采用基于fpga的變頻器慣性輸出技術(shù)，即fpga在檢測到主控制器異常時(shí)，根據記憶值維持變頻器的輸出直至控制器恢復正常，將大大提高變頻器的穩定可靠性。

　　2 級聯(lián)多電平變頻器工作原理

　　級聯(lián)多電平變頻器又稱(chēng)單元串聯(lián)多電平變頻器或完美無(wú)諧波變頻器，通過(guò)串聯(lián)若干低壓功率單元的方式來(lái)實(shí)現高壓輸出，電壓電流的諧波含量低，對電網(wǎng)諧波污染較小，輸入功率因數較高，并且不必采用輸入諧波濾波器和功率因數變換器，在實(shí)際中應用較為廣泛[1]。以6kv變頻器為例，每相由6個(gè)額定電壓為577v的功率單元串聯(lián)，三相共有18個(gè)功率單元，分別由輸入隔離變壓器的18個(gè)二次繞組供電，18個(gè)二次繞組分3組，每組之間存在20°相位差，形成相當于18脈沖整流。使得電壓總畸變率只有3%，電流總畸變率小于4%。其結構圖如圖1所示。

　　圖1 級聯(lián)式6kv變頻器結構圖

　　功率單元的結構如圖2所示，三相交流電整流后經(jīng)濾波電容濾波形成直流母線(xiàn)電壓，逆變器由4個(gè)耐壓為1700v的igbt模塊組成h橋式單相逆變電路，通過(guò)pwm控制，在輸出端得到變壓變頻的交流輸出，輸出電壓為單相交流0～577v，頻率為0～50hz。旁路功能是一種當設備出現故障后斷開(kāi)故障點(diǎn)而使設備繼續正常運行功能。當需要旁路時(shí)，通過(guò)晶閘管v導通，旁路該功率單元輸出，平常正常工作時(shí)，晶閘管v處于關(guān)斷狀態(tài)。

　　圖2 級聯(lián)式變頻器功率單元結構圖

　　3 基于fpga的相位移載波spwm調制方法

　　相位移載波技術(shù)的基本原理是使用幾個(gè)1.2khz三角載波信號和一個(gè)正弦參考信號(每相) 比較，產(chǎn)生spwm信號。將三角載波進(jìn)行合適的移相，可以消除特定次數的諧波。以a相為例，正弦調制波和三角載波如圖3所示。六級功率單元使用的正弦調制波的幅值和相位相同，而每級功率單元的三角載波形狀相同相位不同，各載波間相角依次移動(dòng)2π/6即60°，這樣就可以有效抑制輸出電壓和電流變化率。h橋單元左右橋臂的調制波相位相反，有助于提高整個(gè)系統的等效載波比。試驗已證明n級單元串聯(lián)時(shí)的等效載波頻率為三角載波的頻率的2n倍，并且在該種方式控制下的直流電壓利用率高。

　　圖3 相位移載波調制原理圖