中国逆变器行业十年关键字六——高压逆变器

时间:2019-03-14 14:04:41 来源: 娱乐天地娱乐官网 作者:匿名


近年来,随着电力电子技术应用的发展,电力电子器件的快速发展得到了推动;反过来,一旦新一代设备或新技术克服了旧设备的一些缺点,它将促进逆变器的包含。电力电子应用已经发生了革命性的变化。在过去几年中,您可以看到交流高压变频器的尺寸和重量发生了显着变化。在这种外观下更显着的变化是这些电机驱动器所表现出的性能,效率和可靠性的改进。

高压逆变器概念

根据国际惯例和中国国家标准,电源电压≥10kV时电压等级分为高电压,1kV~10kV时电压等级分为中压。我们也习惯将额定电压为6kV或3kV的电动机称为“高压电动机”。由于具有相应额定电压1kV至10kV的逆变器具有共同的特性,我们将驱动1kV至10kV交流电动机的逆变器称为高压逆变器。在低压逆变器领域,由于已经解决了电力电子器件的耐压问题,因此形成了标准电路拓扑,并且不容易产生新的创新拓扑。然而,功率开关器件的耐压不能满足中高压变频器的需要,从而产生拓扑结构,如交叉变频,单元串联复用,串联多电平,直接串联等拓扑结构。

高压逆变器拓扑结构

如今,有许多高压逆变器的顶级结构。根据是否存在中间直流链路,有AC-AC和AC-DC-AC点。在AC-DC-AC逆变器中,取决于中间DC滤波器链路,存在电压源类型(也称为电压类型)和电流源类型(也称为电流类型)高压频率转换。

电压型AC-DC-AC高压变频器

直接高压两电平电压源逆变器

业界舆论认为:“IGBT无法串联连接。由于开关时间短,微秒级,很难确保所有电子管同时串联。否则,有些开放早期,所有的电压都加到了开管较晚的管子上,那么这个1700V的管子加上6000V,只能烧掉,烧成一串,不可能串联连接。“ 2001年,世界上第一台电压源IGBT直接串联高压变频器,在成都嘉陵电气制造有限公司,解决了直接串联IGBT的问题,代表了高压变频器的发展方向。级联多电平电压源逆变器

1986年5月,西屋电气公司申请美国专利No.4,684,424,提出一种由一系列独立标准低压电源组成的高压逆变器系统。 1994年3月,美国罗宾公司率先引入专利5,625,455。多相移变压器和多传输相移PWM的概念解决了输入/输出谐波,du/dt,共模电压和可靠性的问题。 1997年7月,北京首先和1998年6月北京凯奇申请了功率单元系列高压变频器的专利。近年来,多级高压逆变器得到了迅速发展。多电平逆变器实现的结构一般为:二极管钳型,飞电容钳型,独立直流电源级联型,多种绕组变压器输出等。

二极管钳位多电平逆变电路

为了解决器件直接串联时所需的电压均衡问题,德国学者霍尔茨于1977年首次提出使用开关管来辅助中点钳位的三电平逆变器的主电路。1981年,日本学者A. Nabae提出了中点。钳型PWM逆变电路结构。 1983年,Bhagwat和Stefanovic进一步将三级结构扩展为多层结构。三电平PWM变频研究不仅在理论分析,控制技术方面取得了巨大成功,在系统设计和工程应用方面也取得了巨大成功。日本三菱公司开发出容量为80兆瓦的变频器,应用于轧制钢的三级双PWM整流/变频调速系统,适用于四象限运行和高动态的应用性能要求。瑞典ABB公司采用IGCT器件的三电平逆变器ACS1000高压逆变器在中国得到广泛应用。德国采用HV-IGBT技术的SIMOVERT MV高压逆变器代表了当今高压逆变器技术的最新成果。 2008年,北京康德还发布了采用HV-IGBT技术的Diamond-HV高压大功率变频系统,消除了繁琐的吸收电路,进一步提高了可靠性。山东新丰光JD-BP37-T和JD-BP38-T系列葫芦高压变频器已填补国内空白。飞跨式电容器钳式三电平转换电路

1992年,T.A。 Maynard和H. Foch建议用快速电容代替钳位二极管,以构建一个快速电容钳位多电平主电路。电容钳型多电平变换器比二极管钳型多电平变换器具有更高水平的合成自由度和灵活性,但控制方法非常复杂,开关频率增加,开关损耗增加,效率提高。降低。阿尔斯通的alspa cdm6000系列高压变频器是一款带IGBT器件的飞电容四电平逆变器。它可以在四个象限中运行,具有良好的输出波形和低谐波含量以及dv/dt(dv/dt)。 <500dv/DT)。

独立直流电压源的级联拓扑

1994年,美国罗宾公司推出了世界上第一台单元串联多级高压变频器,并将其命名为“完美的无谐波变频器”。 1998年5月,罗宾康提出了另一个中心。通过调整三相输出电压之间的相位,确保输出线电压保持三相对称,并且电机可以正常运行,点偏移功率单元绕过故障功率单元旁路后的方法使单元串联多电平逆变器的可靠性大大提高。单元系列多级高压变频方案已在中国广泛推广,北京利德华孚公司HARSVERT-A系列,北京先兴公司HVF系列,上海科达公司MAXF系列,东方凯奇公司等高压变频器这种结构被制造商等采用。为了减少串联功率单元的数量,简化系统并进一步降低输出谐波含量,富士电机的FRENIC4600FM4系列采用12脉冲不可控整流和三电平单相PWM逆变器,将功率单元数量减少一半。 。

混合级联多电平转换电路

混合级联单相主电路拓扑结构主电路拓扑中的主电路拓扑不是所有IGBT,而是在高压H桥单元中,功率开关组件使用IGCT,在低压H桥单元中, IGBT形成非对称级联多电平拓扑,该拓扑结合了波形合成策略和PWM策略。当级联数相同时,此拓扑可以输出更多功率,并且可以增加级别数,更接近正弦波,并且谐波含量更少。然而,在该控制策略的情况下,混合级联多电平逆变器将具有输出太多基波电压的高电压单元,使得低电压单元将具有电流回流现象。电流源型AC-DC-AC高压逆变器

电流型逆变器采用自关断装置GTO(SGCT),直流电路电感大,可保护开关装置,用于异步电动机的调速。常见的电流源高压变频器是美国罗克韦尔(AB)Bulletin 1557电流型(使用GTO直接串联总共18个)和Power FlexTM 7000系列电流型(使用6.5kV,6个SGCT器件)逆变器;美国ROSS -HILL(罗斯希尔)公司VFD型??高压变频器;意大利ANSALDO(安萨尔多)SHCOVERT(H)高压电流源逆变器;国内电流源高压变频器没有看到成熟的工业产品。

AC-AC高压变频器

AC-AC高压逆变器是直流AC-AC逆变器,没有由晶闸管实现的DC链路,也称为循环转换器(CYCLO)。本实用新型的优点是可用于驱动同步和异步电动机;失速扭矩和保持扭矩大;动态过载能力强;可以执行四象限操作;电机功率因数可以是cosφ=1;出色的低速性能;弱磁工作范围宽;高扭矩质量;高效率。缺点是功率因数与速度有关,功率因数在低速时较低;最大输出频率为工频的1/n(n=2,3,...);最高速度