rrclpe機械設(shè)計制造及其自動化課程論文(已改無錯字)
2023-07-24 17:51:46 本頁面
【正文】 國的NEMA標(biāo)準(zhǔn)中對電機諧波發(fā)熱、dvdt等方面的相應(yīng)規(guī)定，具體規(guī)定是在MGI1993的第30節(jié)。 高壓變頻器對電網(wǎng)的諧波污染 近年來，高壓變頻器的應(yīng)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。許多場合由于采用了輸入諧波電流較高的變頻器，產(chǎn)生了嚴重的諧波污染問題。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。解決諧波污染的辦法有二種 一是采取諧波濾波器，對高壓變頻器產(chǎn)生的諧波進行治理，以達到供電部門的要求，也即通常所說的“先污染，后治理”的辦法； 二是采用產(chǎn)生諧波電流小的變頻器，變頻器本身基本上不對電網(wǎng)造成諧波污染，即所謂的“綠色”電力電子產(chǎn)品，從本質(zhì)上解決諧波污染問題。國際上對電網(wǎng)諧波污染控制的標(biāo)準(zhǔn)中，應(yīng)用較為普遍的是IEEE5191992，我國也有相應(yīng)的諧波控制標(biāo)準(zhǔn)。 12脈沖晶閘管整流電路，整流器由兩組晶閘管整流橋串聯(lián)而成， 分別由輸入變壓器的兩組副邊(星型和三角形，互差30176。電角度)供電。這種整流電路的優(yōu)點是把整流電路的脈沖數(shù)由6脈沖提高到12脈沖， 帶來的好處是大大降低了5次和7次諧波電流。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。1， 其中n是自然數(shù)， p為脈沖數(shù)。12脈沖整流結(jié)構(gòu)總諧波電流失真約為10％左右(圖2)。雖然12脈沖整流電路的諧波電流比6脈沖結(jié)構(gòu)大大下降， 但也不能達到IEEE5191992標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的在電網(wǎng)短路電流小于20倍負載電流時諧波電流失真小于5％的要求。因此， 一般也要安裝諧波濾波裝置。采用12脈沖結(jié)構(gòu)還能避免器件的直接串聯(lián)，變壓器也可承受變頻器產(chǎn)生的共模電壓中的絕大部分， 使電機絕緣不受共模電壓的影響。當(dāng)然， 變壓器也要設(shè)計成為能夠承受原邊和副邊的諧波電流。 晶閘管直流整流電路和二極管整流電路除了6脈沖結(jié)構(gòu)和12脈沖結(jié)構(gòu)外，還可以采取更高脈沖數(shù)的結(jié)構(gòu)，如18脈沖，24脈沖，輸入諧波也會隨著降低，但會導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本增加。 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。當(dāng)然系統(tǒng)的復(fù)雜和成本也大大增加了。這種雙PWM結(jié)構(gòu)的三電平高壓變頻器預(yù)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。 在晶閘管電流源型整流電路中，中間直流環(huán)節(jié)的電壓正比于電機線電壓額定值乘以運行點電機實際的功率因數(shù)，再乘以轉(zhuǎn)速百分比。所以，對于風(fēng)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(dǎo)致輸入功率因數(shù)很快下降。另一個解釋是，由于整流器電流和逆變器電流一般相等，負載所需的無功電流會直接“反射”到電網(wǎng)，導(dǎo)致輸入功率因數(shù)較低。我們也可以從能量轉(zhuǎn)換角度來分析這個問題。 可見普通電流源型變頻器的輸入功率因數(shù)較低，且會隨著轉(zhuǎn)速的下降而降低，為了解決輸入功率因數(shù)較低的問題，往往需要功率因數(shù)補償裝置，同時也起到消除部分諧波電流的作用。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。在使用電流源型變頻器的場合，由于存在諧波，在一定的參數(shù)配合下，功率因數(shù)補償電路可能產(chǎn)生并聯(lián)諧振現(xiàn)象，危及電容器本身和附近電氣設(shè)備的安全，因此，并聯(lián)電容組的設(shè)計中必須考慮諧波放大問題。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(dāng)?shù)碾娍蛊鳌?二極管整流電路在整個運行范圍內(nèi)都有較高的功率因數(shù)，(這是指位移因數(shù)，實際功率因數(shù)由于諧波的存在，還必須再乘以基波因數(shù)，會有所下降)，一般也不必設(shè)置功率因數(shù)補償裝置。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)。由于輸入功率因數(shù)較高，輸入變壓器和整流器只需處理有功電流，有利于提高系統(tǒng)的效率。 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?。單元串?lián)多電平PWM變頻器功率因數(shù)較高。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。
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