高壓變頻器的結構特征分析

1.高壓變頻器的結構特征

1.1電流型變頻器

變頻器的直流環(huán)節采用了電感元件而得名，其優(yōu)點(diǎn)是具有四象限運行能力，能很方便地實(shí)現電機的制動(dòng)功能。缺點(diǎn)是需要對逆變橋進(jìn)行強迫換流，裝置結構復雜，調整較為困難。另外，由于電網(wǎng)側采用可控硅移相整流，故輸入電流諧波較大，容量大時(shí)對電網(wǎng)會(huì )有一定的影響。

1.2電壓型變頻器

由于在變頻器的直流環(huán)節采用了電容元件而得名，其特點(diǎn)是不能進(jìn)行四象限運行，當負載電動(dòng)機需要制動(dòng)時(shí)，需要另行安裝制動(dòng)電路。功率較大時(shí)，輸出還需要增設正弦波濾波器PLC維修。

1.3高低高變頻器

采用升降壓的辦法，將低壓或通用變頻器應用在中、高壓環(huán)境中而得名。原理是通過(guò)降壓變壓器，將電網(wǎng)電壓降到低壓變頻器額定或允許的電壓輸入范圍內，經(jīng)變頻器的變換形成頻率和幅度都可變的交流電，再經(jīng)過(guò)升壓變壓器變換成電機所需要的電壓等級。

這種方式，由于采用標準的低壓變頻器，配合降壓，升壓變壓器，故可以任意匹配電網(wǎng)及電動(dòng)機的電壓等級，容量小的時(shí)侯(500KW)改造成本較直接高壓變頻器低。缺點(diǎn)是升降壓變壓器體積大，比較笨重，頻率范圍易受變壓器的影響。

一般高低高變頻器可分為電流型和電壓型兩種。

1.3.1高低高電流型變頻器

在低壓變頻器的直流環(huán)節由于采用了電感元件而得名。輸入側采用可控硅移相控制整流，控制電動(dòng)機的電流，輸出側為強迫換流方式，控制電動(dòng)機的頻率和相位。能夠實(shí)現電機的四象限運行線(xiàn)路板維修。

1.3.2高低高電壓型變頻器

在低壓變頻器的直流環(huán)節由于采用了電容元件而得名。輸入側可采用可控硅移相控制整流，也可以采用二極管三相橋直接整流，電容的作用是濾波和儲能。逆變或變流電路可采用GTO ，IGBT，IGCT 或 SCR元件，通過(guò)SPWM變換，即可得到頻率和幅度都可變的交流電，再經(jīng)升壓變壓器變換成電機所需要的電壓等級。需要指出的是，在變流電路至升壓變壓器之間還需要置入正弦波濾波器(F)，否則升壓變壓器會(huì )因輸入諧波或dv/dt過(guò)大而發(fā)熱，或破壞繞組的絕緣。該正弦波濾波器成本很高，一般相當于低壓變頻器的1/3到1/2的價(jià)格。

1.4高高變頻器

高高變頻器無(wú)需升降壓變壓器，功率器件在電網(wǎng)與電動(dòng)機之間直接構建變換器。由于功率器件耐壓?jiǎn)?wèn)題難于解決，目前國際通用做法是采用器件串聯(lián)的辦法來(lái)提高電壓等級，其缺點(diǎn)是需要解決器件均壓和緩沖難題，技術(shù)復雜，難度大。但這種變頻器由于沒(méi)有升降壓變壓器，故其效率較高低高方式的高，而且結構比較緊湊。

高高變頻器也可分為電流型和電壓型兩種。

1.4.1高高電流型變頻器

它采用GTO，SCR或IGCT元件串聯(lián)的辦法實(shí)現直接的高壓變頻，目前電壓可達10KV。由于直流環(huán)節使用了電感元件，其對電流不夠敏感，因此不容易發(fā)生過(guò)流故障，逆變器工作也很可靠，保護性能良好。其輸入側采用可控硅相控整流，輸入電流諧波較大。變頻裝置容量大時(shí)要考慮對電網(wǎng)的污染和對通信電子設備的干擾問(wèn)題。均壓和緩沖電路，技術(shù)復雜，成本高。由于器件較多，裝置體積大，調整和維修都比較困難。逆變橋采用強迫換流，發(fā)熱量也比較大，需要解決器件的散熱問(wèn)題。其優(yōu)點(diǎn)在于具有四象限運行能力，可以制動(dòng)東芝CT維修。需要特別說(shuō)明的是，該類(lèi)變頻器由于較低的輸入功率因數和較高的輸入輸出諧波，故需要在其輸入輸出側安裝高壓自愈電容。

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