rrclpe機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化課程論文(參考版)
2025-06-26 17:51本頁(yè)面
【正文】 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(yīng)而使線路等效電阻增加，同時(shí)，在逆變器輸出低頻時(shí)，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(yīng)當(dāng)比普通接線時(shí)放大一級(jí)。定、轉(zhuǎn)子槽形應(yīng)不同于標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)，以減少諧波引起的銅耗。諧波使電機(jī)振動(dòng)，噪聲增加，電機(jī)應(yīng)采取低噪聲設(shè)計(jì)并避免可能產(chǎn)生的振動(dòng)，臨界轉(zhuǎn)速必須避開(kāi)整個(gè)工作轉(zhuǎn)速范圍。如果要使用普通電機(jī)，必須附加輸出濾波器。較大的dvdt會(huì)影響電機(jī)的絕緣，尤其當(dāng)變頻器輸出與電機(jī)之間電纜距離較長(zhǎng)時(shí)，由于線路分布電感和分布電容的存在，會(huì)產(chǎn)生行波反射作用，dvdt會(huì)放大，在電機(jī)端子處可增加一倍以上，對(duì)電機(jī)絕緣引起損壞。 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(dòng)轉(zhuǎn)矩大大減小，剩下主要為12倍頻的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，總的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)明顯降低?；ㄐD(zhuǎn)磁勢(shì)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(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)矩。1次諧波。脈動(dòng)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。的方波，因而三相合成磁動(dòng)勢(shì)不是恒速旋轉(zhuǎn)的，而是步進(jìn)磁動(dòng)勢(shì)，它和基本恒速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩除了平均轉(zhuǎn)矩以外，還有脈動(dòng)的分量。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(dá)到17％左右，不能使用普通的異步電機(jī)。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(gè)，每個(gè)電平幅值相對(duì)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。GTOPWM電流源型變頻器電機(jī)電流質(zhì)量的提高主要是通過(guò)GTO采用諧波消除的電流PWM開(kāi)關(guān)模式來(lái)實(shí)現(xiàn)，但受到GTO開(kāi)關(guān)頻率上限的限制。為了降低輸出諧波，也有采用輸出12脈沖方案或設(shè)置輸出濾波器，輸出諧波會(huì)有較大改善，但系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性也會(huì)大大增加。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。 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(fù)載換相式(LCI)和GTOPWM式等。屬于“綠色”電力電子產(chǎn)品，但由于其成本相對(duì)較高，主要用軋機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)等要求四象限運(yùn)行和動(dòng)態(tài)性能較高的場(chǎng)合。 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(duì)電網(wǎng)起到部分無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔?。因?yàn)橛袨V波電容存在，負(fù)載所需的無(wú)功電流可以通過(guò)逆變器由濾波電容提供，所以一般不會(huì)反映到整流器輸入側(cè)。為了抑制諧波放大，通?？刹煞荛_(kāi)諧振點(diǎn)的方法，即無(wú)論是集中補(bǔ)償和分散就地補(bǔ)償?shù)碾娙萜鹘M均要串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娍蛊?。功率因?shù)補(bǔ)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。我們也可以從能量轉(zhuǎn)換角度來(lái)分析這個(gè)問(wèn)題。所以，對(duì)于風(fēng)機(jī)水泵等平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，直流環(huán)節(jié)電壓會(huì)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(dǎo)致輸入功率因數(shù)很快下降。這種雙PWM結(jié)構(gòu)的三電平高壓變頻器預(yù)計(jì)在軋機(jī)，卷?yè)P(yáng)機(jī)等要求四象限運(yùn)行和較高動(dòng)態(tài)性能的場(chǎng)合，會(huì)取代傳統(tǒng)的交交變頻器。 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(shí)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(duì)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(dòng)。當(dāng)然， 變壓器也要設(shè)計(jì)成為能夠承受原邊和副邊的諧波電流。因此， 一般也要安裝諧波濾波裝置。12脈沖整流結(jié)構(gòu)總諧波電流失真約為10％左右(圖2)。因?yàn)閷?duì)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。電角度)供電。國(guó)際上對(duì)電網(wǎng)諧波污染控制的標(biāo)準(zhǔn)中，應(yīng)用較為普遍的是IEEE5191992，我國(guó)也有相應(yīng)的諧波控制標(biāo)準(zhǔn)。從本質(zhì)上而言，任何高壓變頻器或多或少會(huì)產(chǎn)生輸入諧波電流，只是程度不同而已。 高壓變頻器對(duì)電網(wǎng)的諧波污染 近年來(lái)，高壓變頻器的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，由于高壓變頻器相對(duì)來(lái)說(shuō)容量較大，占整個(gè)電網(wǎng)容量的比重較為顯著，所以高壓變頻器對(duì)電網(wǎng)的諧波污染問(wèn)題已經(jīng)不容忽視。高壓變頻器輸出對(duì)電機(jī)的影響主要取決于逆變電路的結(jié)構(gòu)和特性。本文主要從使用高壓變頻器后對(duì)電網(wǎng)的諧波污染、功率因數(shù)等方面討論高壓變頻器對(duì)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(duì)電機(jī)的影響。直接高壓交直交變頻器直接輸出高壓，無(wú)需輸出變壓，效率高，輸出頻率不受限制，應(yīng)用較為廣泛。近
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