大功率交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)的研究(1)(文件)
【正文】 000 kW以上大功率變頻調(diào)速多趨向 于同步電機(jī)。目前，兆瓦級(jí) 大功率變頻器主要器件是晶閘管、場控器件絕緣柵 雙極晶體管IGBT、集成門極換向晶閘管IGCT。諧波問題是所有變頻器的共同問題，尤 其在大功率變頻調(diào)速系統(tǒng)中更為突出。交流電機(jī)磁場定向控制理論于20世紀(jì)70年代 出現(xiàn),隨后又提出交流電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制，這些調(diào)速 理論的完善和實(shí)用化使交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)性 能大大提髙，達(dá)到并超過了直流調(diào)速的水平。特別是大型軋機(jī)扭振嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量， 還會(huì)造成斷軸的重大設(shè)備事故。阻尼繞組對(duì)髙動(dòng)態(tài)性能要求的軋機(jī)傳動(dòng) 起重要作用。該理 論和設(shè)計(jì)已運(yùn)用于國內(nèi)電機(jī)廠變頻同步電機(jī)的 制造。，解 決了變頻器對(duì)電網(wǎng)的污染問題在國家攀登計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金支持下，針 對(duì)交流電機(jī)、電力電子變頻器及矢量控制系統(tǒng)模型 中存在的非線性、周期性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化等難題，建立 了交交變頻同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的仿真平臺(tái)。同時(shí)，在大量工程實(shí)踐基礎(chǔ)上，總結(jié)經(jīng) 驗(yàn)、理論創(chuàng)新，建立了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的交流變頻調(diào)速 工程設(shè)計(jì)方法。使調(diào)速系統(tǒng)達(dá)到熱連軋機(jī)傳動(dòng)要求的高精 度、高動(dòng)態(tài)響應(yīng)的技術(shù)性能指標(biāo)。大直徑器件高溫存儲(chǔ)及長期存儲(chǔ) 等技術(shù)難關(guān),研制成功直徑1〇〇 mm的KP 3 500 A/ 4 000 V高電壓大功率晶閘管。國產(chǎn)交交變頻調(diào)速系統(tǒng)在靜態(tài)調(diào)速精度、動(dòng)態(tài) 速度響應(yīng)、動(dòng)態(tài)速降當(dāng)量等技術(shù)性能指標(biāo)達(dá)到了國 際先進(jìn)水平。在此基礎(chǔ)上，將交交變頻技術(shù)進(jìn)一步產(chǎn)業(yè)化并 大規(guī)模推廣應(yīng)用，已向包鋼、攀鋼、武鋼、鞍鋼、淮北 礦等30多家企業(yè)推廣2 000 kW以上變頻調(diào)速系統(tǒng) 達(dá)270套，總裝機(jī)容量超過2 000 MW。目前國產(chǎn)最大 功率變頻器為25 000 kW,驅(qū)動(dòng)12 000 kW的同步 電機(jī)。與傳統(tǒng)的晶閘管器 件相比,采用自關(guān)斷電力電子器件的電氣傳動(dòng)裝置 具有節(jié)約原材料，變換器裝置結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重 量輕、功率因數(shù)高、諧波污染小等顯著優(yōu)點(diǎn)?；?于IGCT的大功率三電平二極管中點(diǎn)箱位變頻器是 目前高性能、大功率、髙壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的主要 類型。變頻器的額定 MVA,額定輸出電壓3 800 V，額定輸出 電流1 200 A，輸出頻率0 ~300 Hz。 （PWM)控制技術(shù) 在理論分析和仿真計(jì)算的基礎(chǔ)上，對(duì)三電平 PWM控制技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，確定了以SVP WM作為IGCT大容量變頻器的控制算法，優(yōu)化矢量 發(fā)送方式以最大程度地減少主開關(guān)器件的動(dòng)作次 數(shù),解決了三電平電壓空間矢量PWM調(diào)制算法在 大功率IGCT變頻器應(yīng)用中出現(xiàn)的最小脈寬處理、 死區(qū)補(bǔ)償和分段同步調(diào)制3個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。采用方便產(chǎn)品制造和用戶維護(hù)的模塊 化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，研究了一整套獨(dú)特的模塊壓裝技術(shù)。系統(tǒng)針對(duì)不同的故障等級(jí)，設(shè)計(jì)了完 善的硬件保護(hù)電路和軟件保護(hù)程序，各種故障信息 可以顯示在人機(jī)操作界面上，方便檢查和排除系統(tǒng) 故障。在所研制的IGCT功率模塊關(guān)斷能力試驗(yàn)中， 當(dāng)直流母線電壓為2 500 V時(shí)，最大IGCT關(guān)斷電流 達(dá)到了 3 080 A。 MVA IGCT交直交變頻器在 試驗(yàn)現(xiàn)場的情況，圖6為該變頻器帶實(shí)際負(fù)載運(yùn)行 的電壓和電流波形。5結(jié)語大功率交流電機(jī)變頻調(diào)速是大型機(jī)械傳動(dòng)的關(guān) 鍵設(shè)備，在國民經(jīng)濟(jì)中是特別重大裝備的核心部件。在國家科技攻關(guān)項(xiàng)目的支持下，我國大功率交 流調(diào)速技術(shù)研究經(jīng)過20多年的艱苦努力已取得長 足的進(jìn)步，特別是以晶閘管器件為核心的國產(chǎn)交交 變頻調(diào)速系統(tǒng)的研制成功，并形成產(chǎn)業(yè)化，全面扭轉(zhuǎn) 了大功率交交變頻傳動(dòng)裝備長期依賴進(jìn)口的局面， 自主創(chuàng)新的國產(chǎn)交交變頻在鋼鐵和煤炭行業(yè)的重大 裝備中廣泛推廣應(yīng)用,使我國在大功率交流調(diào)速理 論研究、裝備制造、工程設(shè)計(jì)與調(diào)試方面進(jìn)人世界先 進(jìn)行列。大功率電力電子變頻器追求高效率、髙功率密 度、高可靠性，對(duì)電網(wǎng)和電機(jī)的低諧波、低污染。國產(chǎn)交交 變頻調(diào)速之所以取得長足的進(jìn)步，正是依托了中國 多年積累的晶閘管技術(shù)基礎(chǔ)和產(chǎn)業(yè)。段巍軋機(jī)傳動(dòng)交流調(diào)速機(jī)電振動(dòng)控制2003李崇堅(jiān)。 MVA大功率三電平IGCT交直交變流器的研究[期刊論文]電工技術(shù)學(xué)報(bào)2007(08)錢照明；李崇堅(jiān)電力電子現(xiàn)代科學(xué)、工業(yè)和國防的重要支撐技術(shù)[期刊論文]變流技術(shù)與電力牽引2007(02)I本文讀者也讀過(3條)李崇堅(jiān)我國大功率交法流變頻調(diào)速系統(tǒng)的研究[會(huì)議論文]2009[期刊論文]科教文匯2007(22)李崇堅(jiān)國產(chǎn)大功率交流變頻調(diào)速裝置的研究[期刊論文]電氣時(shí)代2009(5)I引證文獻(xiàn)(2條)張玉山一種新型大功率變頻調(diào)速控制器的設(shè)計(jì)研究[期刊論文]赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版2012(11)[期刊論文]中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)2013(24) 引用本文格式： Chongjian大功率交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)的研究[期刊論文]中國工程科學(xué)2009(5)。干永革國產(chǎn)大型熱連軋機(jī)主傳動(dòng)
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