高壓變頻器的特性論述(二)
| 含量指標(biāo)。 （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(fù)雜，系統(tǒng)的內(nèi)阻和損耗增大，。驅(qū)動元器和連線多。相應(yīng)長期使用中故障必然多，維護(hù)復(fù)雜且工作量大。 （8）輸出電壓波形在額定負(fù)載時尚好，低于25Hz以下畸變突出，諧波含量大增。電機(jī)從0Hz起動時振動大，電機(jī)溫度高，不能快加速的原因； （9）只能用于風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速。 （10）動態(tài)特性軟，響應(yīng)速度慢，加速和減速時間長。 （11）不易用于含有制動工況的機(jī)械轉(zhuǎn)動；不易實現(xiàn)能量回饋的四象限運(yùn)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。 3.5IGBT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(nèi)含輸入變壓器） 在中高壓領(lǐng)域，矛盾的焦點是自關(guān)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(nèi)是無法解決的，而對高速功率開關(guān)器件的串聯(lián)問題是全世界公認(rèn)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(jī)（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(shù)的發(fā)展水平，產(chǎn)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(dāng)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(diào)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(yīng)用了佳靈的核心DSC技術(shù)。直接速度控制（DSC）對交流傳動來說是一個最優(yōu)的電機(jī)控制方法，它可以對所有交流電機(jī)的核心變量進(jìn)行直接控制。不需在電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上安裝脈沖編碼器來反饋轉(zhuǎn)子位置信號而具有精確的速度和轉(zhuǎn)矩的控制技術(shù)。極其關(guān)鍵的是控制中不受定子溫度和轉(zhuǎn)子溫度變化引起對電機(jī)參數(shù)變化的影響（矢量控制受定子溫度影響變差，直接轉(zhuǎn)矩控制受轉(zhuǎn)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(yīng)用提供了優(yōu)秀服務(wù)。 DSC直接速度控制，是交流傳動領(lǐng)域電機(jī)控制方式的一次革命，它從零速開始不使用電機(jī)軸上的脈沖碼盤反饋就可以實現(xiàn)電機(jī)速度和轉(zhuǎn)矩的精確控制。在零速度時能產(chǎn)生滿載轉(zhuǎn)矩。 在DSC中，定子磁通、轉(zhuǎn)子磁場和轉(zhuǎn)速被作為主要的控制變量。以滑差為誤差，以轉(zhuǎn)矩為調(diào)節(jié)量，以魯棒性設(shè)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(jìn)的電機(jī)軟件模型相結(jié)合使電機(jī)的狀態(tài)每秒鐘被更新4萬次。由于電機(jī)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(guān)狀態(tài)都是單獨確定的。這意味著變頻器可以產(chǎn)生******的開關(guān)組合并對負(fù)載擾動和瞬時掉電、網(wǎng)壓波動等動態(tài)變化做出快速響應(yīng)。在DSC中不需要對電壓，頻率分別控制的PWM調(diào)制器。開環(huán)動態(tài)速度控制精度可以達(dá)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(biāo)稱速度的0.1%～04%（50Hz～2Hz），它滿足了絕大多數(shù)的工業(yè)應(yīng)用。當(dāng)要求更精確的速度調(diào)節(jié)時，可以加裝脈沖編碼器可選件。DSC的開環(huán)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩階躍上升時間卻多于100毫秒，與直接轉(zhuǎn)矩控制同等，轉(zhuǎn)矩脈動0.3%比直接轉(zhuǎn)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(fù)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(guān)都要獨立控制；多重化每個單元上的4個開關(guān)器件都要獨立控制，并且都存在笨重、復(fù)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(guān)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(fù)載變化不大，而數(shù)百個變壓器的內(nèi)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(yīng)用變頻器是為了獲取節(jié)能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)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(shè)備運(yùn)用若干年后產(chǎn)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(dá)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(biāo)準(zhǔn) 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(shù)，這種技術(shù)能對基波進(jìn)行相移補(bǔ)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(bǔ)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(dǎo)通時間，功率因數(shù)可以提高到0.9以上。諧波都被轉(zhuǎn)移到調(diào)制頻率附近。使得輸入端諧波含量THD指標(biāo)完全符合國家標(biāo)準(zhǔn)。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(wǎng)電壓一樣的標(biāo)準(zhǔn)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(jī)負(fù)載工作在重載或輕載條件中時波形都不變。并在輸出端設(shè)有“抗共模技術(shù)”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(biāo)完全符合國際標(biāo)準(zhǔn)。 3.5.6世界惟一能用于任何電機(jī)負(fù)載性質(zhì)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(nèi)含國際技術(shù)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(zhì)量性價比產(chǎn)品。其通用性： 用于風(fēng)機(jī)、水泵變工況調(diào)速節(jié)能應(yīng)用；用于位勢負(fù)載應(yīng)用，例如起重機(jī)，提升機(jī)，電梯、皮帶機(jī)等；用于對轉(zhuǎn)角、位移做精確控制，如軋機(jī)；用于恒轉(zhuǎn)矩的通用機(jī)械傳動系統(tǒng)。 4高壓變頻器的主要性能及效益比較 5結(jié)束語 綜上所述，可說在高壓電動機(jī)變頻調(diào)速應(yīng)用領(lǐng)域中，體現(xiàn)了科技研究人員為人類社會發(fā)展，促進(jìn)科學(xué)技術(shù)的飛躍，設(shè)計出了種種高壓變頻器，在一定時期的積極推廣應(yīng)用，做出了歷史科學(xué)的重大貢獻(xiàn)。新科學(xué)、新技術(shù)的更新或替代，是社會發(fā)展的必然規(guī)律。任何新技術(shù)都有一個從認(rèn)識、認(rèn)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(shù)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(shù)高壓變頻器，在一定的時期范圍可有應(yīng)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(nèi)含國際技術(shù)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(zhì)量性價比產(chǎn)品。尤其高控制技術(shù)獲得通用性和具有純國家知識產(chǎn)權(quán)的電力電子裝置，是民族的智慧和強(qiáng)大。JCS高壓變頻器是曾獲得國內(nèi)同行知名權(quán)威專家們的支持、幫助、認(rèn)同的純國產(chǎn)高新技術(shù)產(chǎn)品，值得全面推廣應(yīng)用。JCS高壓變頻器還應(yīng)不斷充實新技術(shù)，升化品質(zhì)才能可持續(xù)長遠(yuǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略意義。 |
