高压变频器及其在电厂中的应用.docx
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1、高压变频器及其在电厂中的应用变频器中常用的开关器件多为IGBT、GTR、GTO等,由于制造程度及原材料的原因,使这些器件的耐压很难到达直接应用于6kV的电压,因此很多国家的企业开场研制开发新材料及新的高耐压器件。最近几年来ABB公司与三菱公司合作开发的IGCTETO,西门子研制的HVIGBT等耐压可达4.5kV。西门子、ABB公司、GE公司和Cegelec公司等分别采用专门研制的高耐压开关器件并以传统的沟通变频器构造研制开发了自己的高压变频器。现以有代表性的西门子公司产品SIMOVERTMV系列为例进展扼要介绍SIMOVERTMV系列变频器采用传统的交直交变频器构造,整流局部采用12脉冲或者2
2、4脉冲二极管整流器,逆变局部采用三电平PWM逆变器。图4为SIMOVERTMV系列变频器的原理构造图。由图4可以看出,该系列变频器采用传统的电压型变频器构造,通过采用耐压较高的HVIGBT模块,使得串联器件数减少为12个,随着元件数目的减少,本钱降低,方案变得简洁,进而使柜体尺寸更小,可靠性更高。图4SIMOVERTMV系列变频器的原理构造图由于变频器的整流局部是非线性的,会产生高次谐波,此高次谐波将使电网的电压和电流波形发生畸变,对电网造成污染。图4所示的SIMOVERTMV系列变频器的12脉冲整流原理接线图中,三相桥式整流相当于六相整流,现将两组三相桥式整流电路用整流变压器联络起来,其初级
3、绕组结成三角形,次级绕组一组结成三角形,一组结成星形,得到DycDdo的连接组别,整流变压器次级2个绕组的线电压一样,但2个绕组的线电压相位相差30,这样5次、7次谐波在变压器的初级将会有180的相移,因此可以互相抵消,同样17、19次也互相抵消。这样经过2个整流桥的串联叠加后,即可得到12波头的整流输出波形,比6个波头更平滑,并且每桥的整流二极管耐压降低一半。采用12相整流电路减少了特征谐波含量,由于NKP1P为整流相数,K为自然数,N为特征谐波的次数,所以网侧特征谐波只有11、13、23、25等。同理采用24脉冲整流电路网侧谐波被更进一步抑制。两种选择方案均可使输入功率因数在整个功率范围内
4、保证在0.95以上,不需功率因数补偿电容器。SIMOVERTMV系列变频器的逆变局部采用传统的三电平方式,所以不可防止地会产生比拟大的谐波分量,这是三电平逆变方式所固有的。因此SIMOVERTMV系列变频器的输出侧需要配置输出滤波器才能用于通用的电动机,否那么必须配用西门子的专用电动机。同样由于谐波的影响,电动机的功率因数和工作效率都会受到一定的影响,只有在额定运行点处才能到达最正确的工作状态,随着转速的降低,工作效率和功率因数都会相应降低。这是该类型高压变频器的缺点所在,因此限制了其应用。另外,SIMOVERTMV系列变频器的一个特色是可以提供有源前端AFE,AFE也采用三电平技术,因此可以
5、实现电动机的4象限传动方案,即可以进展双向电动和能量反应制动运行。如图5所示为有源前端的整流器,由于AFE反并联了12个反应二极管,因此可提供直流环节充裕能量回馈电网的通路。有源前端的引入为该系列变频器在沟通传动的应用提供了较大的空间。图5有源前端AFE原理图两种类型的高压变频器各有优缺点,多重化变频器可以提供无谐波的变频,在对谐波要求比拟严格的电力系统有着比拟大的应用前景,但其缺点目前来讲是比拟明显的,即变频器体积大,安装不便,造价高,这成为影响其推广使用的一大难题。采用高耐压开关器件的变频器体积小,可靠性相对较高,但不可否认的是其比拟严重的谐波污染及对电动机的特殊要求,假设考虑输出滤波器的
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- 高压 变频器 及其 电厂 中的 应用
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