高压变频器知识大全

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  高压变频器*概述

  变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。

  而通常把驱动 1KV 以上交流电动机的中、大容量变频器称为高压变频器。按 照国际惯例和我国国家标准,电压在 10KV 以上的称为高压,10KV 以下称为中 压。但由于大家习惯上把额定电压为 3KV 和 6KV 和 10KV 的电动机称为“高 压电机”所以驱动这个电压等级的变频器统称为高压变频器。随着现代电力 电子技术 和微电子技术的迅猛发展,高压大功率变频调速装置不断地成熟起来,原来一直难于解决的高压问题,近年来通过器件串联或单元串联得到了很好的解决。

  高压变频器*分类

  1、按技术方案分类

  A、电压源型:中间直流环节为电容。

  B、电流源型:中间直流环节为电容。

  2、按主电路结构分类

  A、交—交调速方式

  B、交—直—交调速方式

  3、按电压变换方式分类

  A、高—低—高::使用低压变频器输出2300V或690V,再增加升压变压器升到3KV或6KV;其特点是相对效率低(系统效率为95%)、高可靠性、价格便宜、维护成本低。

  B、高—高::直接输出3kV或6KV高压,变频器输出没有升压变压器;其特点是可靠性高、效率高、价格贵

  4、按电路拓朴结构分类

  A、单元串联多电平

  B、三电平

  C、电容箝位四电平

  D、功率器件直接串联

  高压变频器*结构

  基本结构:

   整流电路 

  直流滤波环节 

  逆变电路的 

  控制

  拓扑结构:

  一般都由三部分组成: 

  整流电路: AC to DC(交流-直流); 

  中间直流环节:滤波和能量储存; 

  逆变器:DC to AC(直流-交流).

  高压变频器*工作原理

  高压变频器是一种串联叠加性高压变频器,即采用多台单相三电平逆变器串联连接,输出可变频变压的高压交流电。按照电机学的基本原理,电机的转速满足如下的关系式:n=(1一s)60f/p=n。×(1一s)(P:电机极对数;f:电机运行频率;s:滑差)从式中看出, 电机的同步转速n。正比于电机的运行频率(n。=60fp),由于滑差s一般情况下比较小(0-0.05),电机的实际转速n约等于电机的同步转速n。,所以调节了电机的供电频率f,就能改变电机的实际转速。电机的滑差s和负载有关,负载越大则滑差增加,所以电机的实际转速还会随负载的增加而略有下降。

  变频器本身由变压器柜、功率柜、控制柜三部分组成。三相高压电经高压开关柜进入,经输入降压、移相给功率单元柜内的功率单元供电,功率单元分为三组,一组为一相,每相的功率单元的输出首尾相串。主控制柜中的控制单元通过光纤时对功率柜中的每一功率单元进行整流、逆变控制与检测,这样根据实际需要通过操作界面进行频率的给定,控制单元把控制信息发送到功率单元进行相应得整流、逆变调整,输出满足负荷需求的电压等级。

  高压变频器*应用领域

  冶金:除尘风机、通风机、泥浆泵、除垢泵

  石化:注水泵、电潜泵、输油泵、管道泵、排风机、压缩机、除垢泵

  电力:引风机、送风机、一次风机、吸尘风机、增压风机、排粉机、给水泵、循环水泵、凝结水泵、渣浆泵

  水务:供水泵、取水泵

  制药:清洗泵、一次风机、二次风机

  采矿:排水泵、排风扇、介质泵、渣浆泵

  环保:污水泵、净化泵、清水泵

  水泥:窑炉引风机、压力送风机、冷却器吸尘机、生料碾磨机、供气风机、冷却器排风机、分选器风机、主吸尘风机

  造纸:打浆机

  高压变频器*重要意义

  随着现代电力电子技术及计算机控制技术的迅速发展,促进了电气传动的技术**。交流调速取代直流调速,计算机数字控制取代模拟控制已成为发展趋势。交流电机变频调速是当今节约电能,改善生产工艺流程,提高产品质量,以及改善运行环境的一种主要手段。变频调速以其高效率,高功率因数,以及优异的调速和启制动性能等诸多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。

  以前的高压变频器,由可控硅整流, 可控硅 逆变等器件构成,缺点很多,谐波大,对电网和电机都有影响。近年来,发展起来的一些新型器件将改变这一现状,如IGBT、IGCT、SGCT等等。由它们构成的高压变频器,性能优异,可以实现PWM逆变,甚至是PWM整流。不仅具有谐波小,功率因数也有很大程度的提高。

  高压变频器*国产现状

  目前,在国内有大量的低压变频器厂商,其大部分为AC380V的中小功率产品,而在高压大功率变频器方面,却为数不多。能够研制、生产、并提供服务的高压变频器厂商,仅有少数的具备科研能力或资金实力的个别企业。

  国内仅有少部分的中、高压电机进行了变频调速改造,且普通采用V/f控制方式。高压变频器的品种和性能还处于发展阶段,每年市场仍需大量进口。这些状况主要表现在如下几个方面:

  ① 国外各大品牌的产品正加紧占领国内市场,并加快了本地化的步伐。

  ② 具有研发能力和产业化规模的企业少。

  ③ 国产高压变频器的功率等级较低,目前不超过3500KW。

  ④ 国内高压变频器的技术标准还有待规范。

  ⑤ 与高压变频器相配套的产业很不发达。

  ⑥ 生产工艺落后,勉强满足变频器产品的技术要求,但是价格低廉。

  ⑦ 变频器中使用的功率半导体,驱动电路,电解电容等关键器件完全依赖进口。

  ⑧ 与发达国家的技术差距在缩小,具有自主知识产权的产品正应用在国民经济中。

  ⑨ 已经研制出具有瞬时掉电再恢复、故障再恢复等功能的变频器。

  ⑩ 能够进行四象限运行的高压变频器尚在研究与开发中。

  高压变频器*发展现状

  国外各大品牌的变频器生产商,均形成了系列化的产品,其控制系统也已实现全数字化。几乎所有的产品均具有矢量控制功能,完善的工艺水平也是国外品牌的一大特点。目前,在发达国家,只要有电机的场合,就会同时有变频器的存在。其现阶段发展情况主要表现如下:

  ① 技术开发起步早,并具有相当大的产业化规模。

  ② 能够提供特大功率的变频器,目前已超过10000 KW 。

  ③ 变频调速产品的技术标准比较完备。

  ④ 与变频器相关的配套产业及行业初具规模。

  ⑤ 能够生产变频器中的功率器件,如IGBT、IGCT、SGCT等。

  ⑥ 高压变频器在各个行业中被广泛应用,并取得了显著的经济效益。

  ⑦ 产品国际化,当地化加剧。

  ⑧ 新技术,新工艺层出不穷,并被大量的、快速的应用于产品中。

  ⑨ 目前,没有10KV产品。

  高压变频器*未来发展态势

  交流变频调速技术是强弱 电 混合,机电一体的综合技术,既要处理巨大电能的转换(整流、逆变),又要处理信息的收集、变换和传输,因此它必定会分成功率和控制两大部分。前者要解决与高压大电流有关的技术问题,后者要解决的软硬件控制问题。因此,未来高压变频调速技术也将在这两方面得到发展,其主要表现为:

  ① 高压变频器将朝着大功率,小型化,轻型化的方向发展。

  ② 高压变频器将向着直接器件高压和多重叠加(器件串联和单元串联)两个方向发展。

  ③ 更高电压、更大电流的新型电力半导体器件将应用在高压变频器中。

  ④ 现阶段, IGBT 、 IGCT 、 SGCT 仍将扮演着主要的角色, SCR 、 GTO 将会退出变频器市场。

  ⑤ 无速度传感器的矢量控制、磁通控制和直接转矩控制等技术的应用将趋于成熟。

  ⑥ 全面实现数字化和自动化:参数自设定技术;过程自优化技术;故障自诊断技术。

  ⑦ 应用32位 MCU 、 DSP 及 ASIC 等器件,实现变频器的高精度,多功能。

  ⑧ 相关配套行业正朝着专业化,规模化发展,社会分工将更加明显。