rrclpe機械設計制造及其自動化課程論文(文件)
【正文】 和變頻器；如后者則要對生產(chǎn)機械進行檢修。近年來，各種高壓變頻器不斷出現(xiàn)，高壓變頻器到目前為止還沒有像低壓變頻器那樣近乎統(tǒng)一的拓撲結(jié)構(gòu)。本文主要從使用高壓變頻器后對電網(wǎng)的諧波污染、功率因數(shù)等方面討論高壓變頻器對電網(wǎng)的影響，并從高壓變頻器的輸出諧波、dvdt、共模電壓等方面討論高壓變頻器對電機的影響。 高壓變頻器對電網(wǎng)的諧波污染 近年來，高壓變頻器的應用越來越廣泛，由于高壓變頻器相對來說容量較大，占整個電網(wǎng)容量的比重較為顯著，所以高壓變頻器對電網(wǎng)的諧波污染問題已經(jīng)不容忽視。國際上對電網(wǎng)諧波污染控制的標準中，應用較為普遍的是IEEE5191992，我國也有相應的諧波控制標準。因為對晶閘管整流電路而言， 諧波電流近似為基波電流的1h倍， h為諧波次數(shù)，h=np177。因此， 一般也要安裝諧波濾波裝置。 目前，大多數(shù)PWM電壓源型變頻器都采用二極管整流電路，如果整流電路采取全控型電力電子器件的PWM(高壓時一般采用三電平PWM結(jié)構(gòu))控制，其結(jié)構(gòu)與逆變部分基本對稱，則可以做到輸入電流基本為正弦波，諧波成分很低，功率因數(shù)可調(diào)，且能量可雙向流動。所以，對于風機水泵等平方轉(zhuǎn)矩負載，直流環(huán)節(jié)電壓會隨著轉(zhuǎn)速的下降而很快降低，所以輸入整流電路必須將觸發(fā)角后移，這樣導致輸入功率因數(shù)很快下降。功率因數(shù)補償裝置既增加成本和體積，又降低了系統(tǒng)的效率和可靠性。因為有濾波電容存在，負載所需的無功電流可以通過逆變器由濾波電容提供，所以一般不會反映到整流器輸入側(cè)。屬于“綠色”電力電子產(chǎn)品，但由于其成本相對較高，主要用軋機、卷揚機等要求四象限運行和動態(tài)性能較高的場合。普通的電流源型變頻器輸出電流波形和輸入電流波形極為相似，都是120176。GTOPWM電流源型變頻器電機電流質(zhì)量的提高主要是通過GTO采用諧波消除的電流PWM開關(guān)模式來實現(xiàn)，但受到GTO開關(guān)頻率上限的限制。如果不加輸出濾波器，三電平變頻器輸出電流總諧波失真可以達到17％左右，不能使用普通的異步電機。脈動轉(zhuǎn)矩主要是由基波旋轉(zhuǎn)磁通和轉(zhuǎn)子諧波電流相互作用產(chǎn)生的。基波旋轉(zhuǎn)磁勢和6倍頻的轉(zhuǎn)子諧波電流共同作用，產(chǎn)生6倍頻的脈動轉(zhuǎn)矩，所以6脈沖輸出電流源型變頻器含有較大的6倍頻脈動轉(zhuǎn)矩。較大的dvdt會影響電機的絕緣，尤其當變頻器輸出與電機之間電纜距離較長時，由于線路分布電感和分布電容的存在，會產(chǎn)生行波反射作用，dvdt會放大，在電機端子處可增加一倍以上，對電機絕緣引起損壞。諧波使電機振動，噪聲增加，電機應采取低噪聲設計并避免可能產(chǎn)生的振動，臨界轉(zhuǎn)速必須避開整個工作轉(zhuǎn)速范圍。由于普通變頻器輸出波形中含有高次諧波成分，因集膚效應而使線路等效電阻增加，同時，在逆變器輸出低頻時，輸出電壓跟著降低，線路壓降占輸出電壓的比例增加，因此輸出電纜的截面積應當比普通接線時放大一級。定、轉(zhuǎn)子槽形應不同于標準電機，以減少諧波引起的銅耗。如果要使用普通電機，必須附加輸出濾波器。 電流源型變頻器采用12脈沖多重化后，輸出電流波形更接近正弦波，由于5次和7次諧波大大降低，6倍頻率脈動轉(zhuǎn)矩大大減小，剩下主要為12倍頻的脈動轉(zhuǎn)矩，總的轉(zhuǎn)矩脈動明顯降低。1次諧波。的方波，因而三相合成磁動勢不是恒速旋轉(zhuǎn)的，而是步進磁動勢，它和基本恒速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁動勢產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩除了平均轉(zhuǎn)矩以外，還有脈動的分量。與普通的二電平PWM變頻器相比，由于輸出相電壓電平數(shù)增加到3個，每個電平幅值相對下降，且提高了輸出電壓諧波消除算法的自由度，可使輸出波形質(zhì)量比二電平PWM變頻器有較大的提高。為了降低輸出諧波，也有采用輸出12脈沖方案或設置輸出濾波器，輸出諧波會有較大改善，但系統(tǒng)的成本和復雜性也會大大增加。 電流源型變頻器種類很多，主要有串聯(lián)二極管式、輸出濾波器換相式、負載換相式(LCI)和GTOPWM式等。 采用全控型電力電子器件的PWM型整流電路，其功率因數(shù)可調(diào)，可以做到接近于1，根據(jù)要求，也可做成超前的功率因數(shù)，對電網(wǎng)起到部分無功補償?shù)淖饔?。為了抑制諧波放大，通?？刹煞荛_諧振點的方法，即無論是集中補償和分散就地補償?shù)碾娙萜鹘M均要串聯(lián)適當?shù)碾娍蛊?。我們也可以從能量轉(zhuǎn)換角度來分析這個問題。這種雙PWM結(jié)構(gòu)的三電平高壓變頻器預計在軋機，卷揚機等要求四象限運行和較高動態(tài)性能的場合，會取代傳統(tǒng)的交交變頻器。當然， 變壓器也要設計成為能夠承受原邊和副邊的諧波電流。12脈沖整流結(jié)構(gòu)總諧波電流失真約為10％左右(圖2)。電角度)供電。從本質(zhì)上而言，任何高壓變頻器或多或少會產(chǎn)生輸入諧波電流，只是程度不同而已。高壓變頻器輸出對電
規(guī)章制度相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1