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中压变频器应用及综述

时间:2014-12-03 18:26攀遧:未知阅读次数: 复制分享 我要评论

1 引言
   变频器正向着低噪声、高性能、高可靠性方向发展,通用变频器以其调速范围宽、调速精度高、动态响应快、效率高及操作方便等优点,在节约能源,控制工业生产过程,提高企业自动化生产水平等方面取得了良好的效果。随着通用变频器的广泛应用,中压变频器正在得到推广和应用。中压变频调速有多种方案,如中—低—中方案,中—低方案及中—中方案等,用户应结合本身中压电机负载的情况选择性能价格比最优的方案。本文就目前中压变频器的最新进展及应用发表一些看法供参考。


   2 中压变频器产品及概况


   (1)西门子公司


   西门子公司传动产品系列齐全,覆盖所有的应用领域,包括电流源型、电压源型和公共直流母线型。在中压变频器应用领域,西门子公司采用中—低—中方案较好地解决了(300~630)kW/6kV电机的调速问题,即在通用变频器的输入侧加一个降压变压器,在输出侧加一个升压变压器组成中压变频器驱动系统,其主要特点是可靠性高,价格较低,考虑到变频器输出含有高次谐波和直流分量,输出升压变压器需特殊设计。若将中压6kV电机改为690V或3300V电机,则只用降压变压器、变频器组成变频器驱动系统,即所谓中—低方案。中压变频器可用于新工程项目和技改项目,在新工程项目中,可根据工艺要求对电机、变频器驱动系统做出合理的选择,而在技改项目中,可将6kV电机改为3300V或更低电压等级的电机,虽增加了费用和工作量,但却使得电机、变频器驱动系统更加合理,中—低方案不仅解决了风机、泵等变转矩负载的调速问题,而且对于具有较高起动转矩和加速转矩的负载(如挤压机、提升机等转矩负载)也提供了较好的解决方案。为配套方便,西门子公司已在国内提供3300V、690V中低压电机。以下就西门子公司推出的采用高压IGBT、三电平技术的直接高压中压变频器做一介绍。


   SIMOVERTMV中压变频器采用具有优秀性能的矢量转换磁场定向控制原理,其具有极高的动态性能、极佳的转矩质量和完美的控制特性,采用高压IGBT具有可靠性高、驱动简单、触发功率低、不需要缓冲电路的特点,采用三电平技术降低对电机的冲击。图1为MV系统原理图。


   MV系列中压变频器保持了西门子低压变频器模块化结构的特点,其输入变压器为三绕组,采用AFE有源前端的MV变频器可用于弱电网,具有动能储备电源、飞车再起动电源和自动再起动功能。额定电机电压为2.3kV,3.3kV,4.16kV及6kV等规格。


   (2)美国A-B公司


   A-B公司中压变频器为Bulletin1557系列,控制方式采用无速度传感器直接矢量控制,电机转矩可快速变化而不影响磁通,运行效果近似直流传动装置。电路结构为交—直—交电流源型,采用功率器件为GTO,综合了脉宽调制技术和电流源功率结构的优点;其谐波符合IEEE519-1992,A-B可提供几种方案以满足谐波抑制的要求,如标准的12脉冲或18脉冲整流器,标准的谐波滤波器或功率因数补偿器及PWM整流器等。图2为18脉冲整流器结构的Bulletin1557变频器。


   A-B公司于近期推出新一代的中压变频器PowerFlex7000,具有系统结构简单的特点,采用SGCT-对称门极换流晶闸管、电流源-PWM技术、直接矢量控制技术加上其固有的能量再生能力、制动及加减速性能好,且使用简单。


   (3)ABB公司


   ABB中压变频器为ACS1000系列,以IGCT为主要开关器件、采用直接转矩控制(DTC)、三电平技术。IGCT是关断增益为1的GTO,为解决GTO关断过程中众多小阴极单元的非均匀关断和阴极电流收缩效应,将GTO门极驱动器与GTO集成为一个组件,使GTO的负门极在1μs内上升到阳极电流的幅值,这是IGCT的基本原理。直接转矩控制是1985年后与矢量控制技术并行发展的交流调速控制技术,在DTC中,定子磁通和转矩被作为主要的控制变量。目前ACS1000的功率范围为315kW~5000kW,输出电压为2.3kV,3.3kV及4.16kV等,IGCT在大功率中压变频器中具有一定的优势。图3为ACS1000的结构原理图。