大功率交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)的研究(1)-全文預(yù)覽
【正文】 交流凋速系統(tǒng)[期刊論文]冶金自動(dòng)化2000(05)何山；李向欣。因此，我國(guó) 的電力電子產(chǎn)業(yè)要以電力電子器件為核心，以國(guó)產(chǎn) 裝置來(lái)牽動(dòng)國(guó)產(chǎn)器件的發(fā)展，以采用國(guó)產(chǎn)電力電子 裝置的裝備和系統(tǒng)來(lái)推動(dòng)和擴(kuò)大國(guó)產(chǎn)大功率交流調(diào) 速產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[6]。電力電子學(xué)科的理 論、方法、工程實(shí)踐將在材料、電路、裝備、應(yīng)用等多 個(gè)領(lǐng)域面臨著挑戰(zhàn)。冷乳機(jī)、機(jī)車牽引、電機(jī)節(jié)能等重大裝備需要 髙速運(yùn)轉(zhuǎn)、電網(wǎng)污染小的大功率交直交變頻器。大功率交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)涉及到電力電 子、電機(jī)、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制等多個(gè)學(xué)科，是跨學(xué)科交 叉的高新技術(shù)。 MVA IGCT 交直交變頻器Fig. 5 The first domestic MVA IGCT AC DC AC converter圖6交直交變頻器現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行波形 Fig. 6 The output waveform of the MVA IGCT AC DC AC converter1. MVA大功率三電平IGCT交直交變頻器是 國(guó)內(nèi)自主研制的第一套大容量IGCT變頻器，也是 目前國(guó)內(nèi)自主研制的容量最大的IGCT變頻器。試 驗(yàn)結(jié)果表明，所研制的IGCT高壓大功率變頻器已 達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。 IGCT大功率變頻器工程試驗(yàn) 技術(shù)在吸取國(guó)內(nèi)外大功率高壓變頻器試驗(yàn)技術(shù)方面 的經(jīng)驗(yàn)后，對(duì)IGCT大功率變頻器工程試驗(yàn)理論和 方法進(jìn)行了深入研究，并參照國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)建立了一 整套變頻器試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。 研制成功基于 VME( versa module eurocard) 總線的多CPU全數(shù)字控制系統(tǒng)本系統(tǒng)研制了基于VME總線的多CPU全數(shù)字 控制系統(tǒng)。該模塊采用了層疊母線技術(shù)，減小了線路雜散 電感。 得創(chuàng)新三電平電路拓?fù)浜腕槲浑娐肥谴蠊β蔍GCT變 頻器的研究重點(diǎn)，國(guó)際上該研究的理論模糊、方案各 異。圖4為大功率IGCT交直交變頻器的電路原理 圖。由于晶閘管交交變頻調(diào)速存在著輸出頻率低、 電網(wǎng)功率因數(shù)低的缺點(diǎn)，對(duì)于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的冷連軋機(jī)、 髙速機(jī)車牽引、大型油氣輸送等大型傳動(dòng)系統(tǒng)，交交 變頻調(diào)速顯然存在局限。標(biāo)志著我國(guó)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)試技術(shù)方面 躋身于世界先進(jìn)行列。2000年以前，我國(guó)軋機(jī)傳動(dòng)從國(guó)外引進(jìn)交交變 頻77套，國(guó)產(chǎn)僅11套，主要樹立樣板，國(guó)外引進(jìn)占 主導(dǎo)。替代進(jìn)口節(jié)約工程投資2 877萬(wàn)元,提髙產(chǎn) 量50 %，當(dāng)年新增效益1 ? 17億元[3]。圖2為國(guó)產(chǎn)第一套熱連軋機(jī)傳動(dòng)交流調(diào)速系 統(tǒng)。大面積燒結(jié)技術(shù)和全壓接技術(shù)。申報(bào)了發(fā)明專利，在理論研 究和工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上，出版了學(xué)術(shù)專著《軋機(jī)傳 動(dòng)交流調(diào)速機(jī)電振動(dòng)控制》。從電機(jī)、調(diào)速系統(tǒng)和電網(wǎng)一體化分析出發(fā)，研究 調(diào)速系統(tǒng)控制策略，系統(tǒng)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)行為與伴隨而 來(lái)的無(wú)功功率吞吐及諧波生成的內(nèi)在規(guī)律。發(fā)現(xiàn)同 步電機(jī)阻尼磁鏈比其它磁鏈抗擾動(dòng)性更強(qiáng)，并易于 觀測(cè)，指出動(dòng)態(tài)的同步電機(jī)阻尼磁鏈相當(dāng)于異步電 機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鏈，并提出動(dòng)態(tài)異步穩(wěn)態(tài)同步的概念，揭 示了同步電機(jī)與異步電機(jī)控制的內(nèi)在聯(lián)系m。通過(guò) 理論分析和仿真計(jì)算,得出在突加負(fù)載動(dòng)態(tài)過(guò)程的 橫軸阻尼電流等于定子電流的結(jié)論，在軋鋼瞬間，阻 尼電流高達(dá)上萬(wàn)安培，而引進(jìn)的電機(jī)沒(méi)有提供這一 電流的通路，強(qiáng)大的電流只能穿過(guò)鐵心、轉(zhuǎn)軸，燒壞 電機(jī)。冶金自動(dòng) 化研究院在國(guó)家科技攻關(guān)和自然科學(xué)基金的支持下，在交流調(diào)速理論與工程關(guān)鍵技術(shù)上取得創(chuàng)新。特別是由10多臺(tái)上萬(wàn)千瓦大型電機(jī)協(xié)調(diào)傳動(dòng) 的熱連軋機(jī)傳動(dòng)要求高精度、高動(dòng)態(tài)響應(yīng)指標(biāo)，一直 是國(guó)際電氣傳動(dòng)界很難攀登的高難度臺(tái)階，該技術(shù) 只有西門子、東芝、GE幾家國(guó)外大公司掌握。諧波還會(huì)干擾通訊和控制系統(tǒng)， 嚴(yán)重時(shí)會(huì)使通訊中斷，系統(tǒng)癱瘓。按照 變換過(guò)程中有無(wú)中間直流環(huán)節(jié)，可以把變頻器分為 交交變頻和交直交變頻調(diào)速系統(tǒng)。同時(shí)我國(guó)鋼 鐵廠從國(guó)外引進(jìn)的裝備多次出現(xiàn)電機(jī)阻尼繞組燒壞 事故,變頻同步電機(jī)調(diào)速理論有待于深入研究。為此，國(guó)家把 大功率交流調(diào)速裝備國(guó)產(chǎn)化列為重大技術(shù)裝備攻關(guān) 項(xiàng)目。在能源工業(yè)中，采用交流調(diào)速來(lái) 驅(qū)動(dòng)礦井提升機(jī)，西氣東輸、南水北調(diào)的油、氣、水輸 送大型壓縮機(jī)。交流電機(jī)變頻調(diào)速不僅具有直流調(diào)速同樣 優(yōu)越的調(diào)速性能，還有單機(jī)不受限制、體積小、重量 輕、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、維護(hù)簡(jiǎn)單、節(jié)約能源等 許多優(yōu)于直流傳動(dòng)的特點(diǎn)。交交變頻。大功率交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)的研究李崇堅(jiān)(冶金自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院，北京100071)[摘要]論述了我國(guó)大功率交交(AC AC)變頻調(diào)速技術(shù)的研究和國(guó)產(chǎn)化裝備的研制工程，豐富并完善了大 功率交流調(diào)速理論,形成了自主創(chuàng)新的核心技術(shù)，解決了大功率交流調(diào)速裝備的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，推動(dòng)國(guó)產(chǎn)交 流調(diào)速裝備步人國(guó)際先進(jìn)行列，立足工程,取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。交流調(diào)速。n1前言交流電機(jī)變頻調(diào)速是電
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