目前高壓變頻器的特性論述
| 載率的降低效率更要降低。變頻器系統(tǒng)平均效率低。如果變壓器損壞，維修極復雜，費用極高。總費用至少在購價的45%左右。 （6）輸入諧波重載時含量低。由于采用了必要的移相變壓器，實現(xiàn)多組整流，間接地獲得了輸入端的低諧波含量指標。 （7） 使用的功率單元及功率器件數(shù)量太多，6kV系統(tǒng)要使用150只功率器件（90只二極管，60只IGBT）；移相主變壓器接點太多，接線復雜，系統(tǒng)的內阻和損耗增大，。驅動元器和連線多。相應長期使用中故障必然多，維護復雜且工作量大。 （8）輸出電壓波形在額定負載時尚好，低于25Hz以下畸變突出，諧波含量大增。電機從0Hz起動時振動大，電機溫度高，不能快加速的原因； （9）只能用于風機水泵的變頻調速。 （10）動態(tài)特性軟，響應速度慢，加速和減速時間長。 （11）不易用于含有制動工況的機械轉動；不易實現(xiàn)能量回饋的四象限運行，且無法實現(xiàn)制動。 （12）裝置的體積太大，重量大，安裝占地面積大。 3.5 IGBT元件直接串聯(lián)高壓變頻器（通用高壓變頻器） 直接整流 IGBT元件串聯(lián)直接高壓方式 （無內含輸入變壓器） 在中高壓領域，矛盾的焦點是自關斷功率器件如IGBT的耐壓問題，對3kV、6kV、10kV或更高的工作電壓IGBT的耐壓短期內是無法解決的，而對高速功率開關器件的串聯(lián)問題是全世界公認都未解決的尖端難題。 電壓變換方式：電源 IGBT元件串聯(lián)直接高壓器（R1） 電機（R2）。 系統(tǒng)等效阻抗R=R1+R2 3.5.1主回路 前面已討論多電平、多重化的優(yōu)點，而現(xiàn)代PWM 控制技術的發(fā)展水平，產生的電壓波形能基本消除低次諧波，二電平比三電平整體效果更好，與多重化相差不大，在低頻段波形優(yōu)于多電平和多重化。同時多電平、多重化帶來的問題與直接串聯(lián)比是相當多的。 3.5.2 靜、動態(tài)性能 直接串聯(lián)二電平可以像低壓變頻器一樣加直流制動電路或能量回饋，其動態(tài)性能也可以像低壓變頻器一樣優(yōu)越，其電路仍很簡單。這對于多電平，特別是多重化并不容易。使它只能用于一些調速要求不高的場合。為此，IGBT元件直接串聯(lián)高壓變頻器（通用高壓變頻器）應用了佳靈的核心DSC技術。直接速度控制（DSC）對交流傳動來說是一個最優(yōu)的電機控制方法，它可以對所有交流電機的核心變量進行直接控制。不需在電動機轉軸上安裝脈沖編碼器來反饋轉子位置信號而具有精確的速度和轉矩的控制技術。極其關鍵的是控制中不受定子溫度和轉子溫度變化引起對電機參數(shù)變化的影響（矢量控制受定子溫度影響變差，直接轉矩控制受轉子溫度影響變差）。DSC開發(fā)出交流傳動中前所未有的能力并給所有的應用提供了優(yōu)秀服務。 DSC 直接速度控制，是交流傳動領域電機控制方式的一次革命，它從零速開始不使用電機軸上的脈沖碼盤反饋就可以實現(xiàn)電機速度和轉矩的精確控制。在零速度時能產生滿載轉矩。 在DSC中，定子磁通、轉子磁場和轉速被作為主要的控制變量。以滑差為誤差，以轉矩為調節(jié)量，以魯棒性設計控制，確保穩(wěn)定性和可靠性。高速數(shù)字信號處理器與先進的電機軟件模型相結合使電機的狀態(tài)每秒鐘被更新4萬次。由于電機狀態(tài)以及實際值和給定值的比較值被不斷地更新，逆變器的每一次開關狀態(tài)都是單獨確定的。這意味著變頻器可以產生******的開關組合并對負載擾動和瞬時掉電、網壓波動等動態(tài)變化做出快速響應。在DSC中不需要對電壓，頻率分別控制的PWM調制器。開環(huán)動態(tài)速度控制精度可以達到閉環(huán)磁通矢量控制的精度。DSC靜態(tài)速度控制精度為標稱速度的0.1%～04%（50Hz～2Hz），它滿足了絕大多數(shù)的工業(yè)應用。當要求更精確的速度調節(jié)時，可以加裝脈沖編碼器可選件。DSC的開環(huán)轉矩階躍上升時間小于 5毫秒，而不帶速度傳感器的磁通矢量控制變頻器的開環(huán)轉矩階躍上升時間卻多于100毫秒，與直接轉矩控制同等，轉矩脈動0.3%比直接轉矩控制優(yōu)。JL5000變頻器其優(yōu)良的魯棒性，即可靠性穩(wěn)定性是無與倫比的。 3.5.3 復雜程度 相比較，三電平要多6 個快速二極管，五電平就更多了。多電平每個開關都要獨立控制；多重化每個單元上的4 個開關器件都要獨立控制，并且都存在笨重、復雜、成本高、自損大的輸入變壓器。IGBT元件直接串聯(lián)無輸入變壓器組成的同一組件都只需一個開關量控制。其高效性和可靠性從原理上講就高許多。 3.5.4 節(jié)能效果 多重化為得到若干組不同的獨立電壓，變壓器采用延邊三角形法，很難得到三相平衡的移相電壓。這必然形成環(huán)流，增大銅、鐵損耗，并且負載變化不大，而數(shù)百個變壓器的內外接頭也將增大損耗，降低可靠性。輸入變壓器，降低了效率。應用變頻器是為了獲取節(jié)能產生經濟效益為主要目的。IGBT元件直接串聯(lián)高壓變頻器在同等工況多節(jié)能5%以上，在更高效的節(jié)能設備運用若干年后產生的效益，也是很可觀的。 以2000kW 的高壓變頻器為例，僅變壓器的自損耗一年就達360 天×24h×100kW×0.5 元/KW·h=360000 元。 3.5.5 輸入輸出諧波含量符合國家標準 IGBT直接串聯(lián)高壓變頻器在輸入端加了采用無源校正技術，這種技術能對基波進行相移補償或抑制某些指定的諧波。具體方法是在輸入端增加無源元件，以補償濾波電容的輸入電流。在輸入回路中串入電感器，以限制輸入電流的上升速度，延長整流管導通時間，功率因數(shù)可以提高到0.9以上。諧波都被轉移到調制頻率附近。使得輸入端諧波含量THD指標完全符合國家標準。在輸出端采用了電壓正弦波整形器，將高壓變頻器輸出的PWM電壓波形整形為和電網電壓一樣的標準正弦電壓波形。無論變頻器工作在高頻段還是低頻段和電機負載工作在重載或輕載條件中時波形都不變。并在輸出端設有“抗共模技術”世界專利的共模電壓治理器，成為惟有一種解決了高壓EMC問題的高壓變頻器。其輸出端諧波含量指標完全符合國際標準。 3.5.6世界惟一能用于任何電機負載性質的IGBT通用高壓變頻器 高效JCS系列高壓變頻器由于無輸入、無輸出主變壓器和內含國際技術水平的高度，是在目前的高壓變頻器中一種無以倫比的高效、高質量性價比產品。其通用性： 用于風機、水泵變工況調速節(jié)能應用；用于位勢負載應用，例如起重機，提升機，電梯、皮帶機等；用于對轉角、位移做精確控制，如軋機；用于恒轉矩的通用機械傳動系統(tǒng)。 4 結束語 綜上所述，可說在高壓電動機變頻調速應用領域中，體現(xiàn)了科技研究人員為人類社會發(fā)展，促進科學技術的飛躍，設計出了種種高壓變頻器，在一定時期的積極推廣應用，做出了歷史科學的重大貢獻。新科學、新技術的更新或替代，是社會發(fā)展的必然規(guī)律。任何新技術都有一個從認識、認同、再創(chuàng)新發(fā)展的必然過程。從上述常見高壓變頻器電氣方案的分析中，電流型、高低高、三電平技術方案高壓變頻器在選用時值得慎重考慮。單元串聯(lián)疊加多電平技術高壓變頻器，在一定的時期范圍可有應用價值。IGBT元件直接串聯(lián)高壓變頻器（通用高壓變頻器）無輸入、無輸出主變壓器和內含國際技術水平的高度，是在目前的高壓變頻器中一種無以倫比合理的質量性價比產品。尤其高控制技術獲得通用性和具有純國家知識產權的電力電子裝置，是民族的智慧和強大。JCS高壓變頻器是曾獲得國內同行知名權威專家們的支持、幫助、認同的純國產高新技術產品，值得全面推廣應用。JCS高壓變頻器還應不斷充實新技術，升化品質才能可持續(xù)長遠發(fā)展的戰(zhàn)略意義。 |
