AFE西门子资料 PPT.ppt

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1、Page:5-1课程代号课程代号:SFAE_D_B_01版本版本:V1.0AFE整流整流/逆变器逆变器Page:5-2课程代号课程代号:SFAE_D_B_01版本版本:V1.0第五部分第五部分第五部分第五部分:6 6SE70 AFE SE70 AFE 整流器单元整流器单元整流器单元整流器单元Page:5-3课程代号课程代号:SFAE_D_B_01版本版本:V1.0AFE整流整流/逆变器的特点逆变器的特点(1)lAFE变流器是随着全控式开关器件（例如IGBT）的实用化而发展起来的斩控式可逆变流器。系统的交直环节与直交环节的结构完全相同，均采用正弦脉宽调制模式（SPWM）。其控制结构包括直流母线电

2、压的电压调节器；提供变频器系统输入电流瞬时值指令模式信号的功率因数调节器；与电流模式信号成正比的控制输入电流的调节器；以及对变流器交流输入电压进行斩波控制的SPMW控制器。lAFE变流器能将直流母线电压保持在恒定的给定值上。它既可以作为整流器工作，也可作用逆变器工作，为电源侧的4象限运行。由于采用了自关断器件IGBT，通过恰当的SPWM模式，可对交流电流的大小和相位进行控制，并通过前端的各滤波、储能环节使交流输入电流接近正弦波。并且功率因数以1为中点而正负可调。在电机侧的制动能量通过逆变器返回而使直流母线电压升高时，可以使交流输入电流的相位与电源电压相位相反，实现再生发电运行，并将再生功率回馈

3、到交流电网去，这时斩控整流器工作在有源逆变状态。Page:5-4课程代号课程代号:SFAE_D_B_01版本版本:V1.0AFE整流整流/逆变器的特点逆变器的特点(2)lAFE整流/逆变器为新一代交直流环节。它采用自关断器件IGBT作为功率器件，并且采用正弦波的脉宽调制技术。从而避免了可控硅类功率元件的整流/回馈单元，由于电网侧故障而容易发生的逆变颠覆的弊端，使ACDC环节的可靠性大幅度提高。l由于AFE整流/逆变器前端的电压与电流波形均已滤波成正弦波形，电压与电流正弦波形间的相位差角可以按需要在一定范围内设定，因此功率因数可调。它甚至可以对供电系统进行有源的功率因数补偿。l由于直流母线电压可

4、在一定范围内设定，设定值即为稳压值，故AFE整流器抵抗电源电压偏低的能力很强，特别适合于供电电压长期偏低的情况作用。lAFE整流/逆变器前端部分的开关与滤波、储能元件安装要求较高，一般均采用西门子公司供货的总成，其前端集成了正弦波的电压/电流滤波器。但需注意，AFE前端模块的接地结构对IT电网与TT/TN电网而言是不同的，错用会引起问题。Page:5-5课程代号课程代号:SFAE_D_B_01版本版本:V1.0AFE整流整流/逆变器的特点逆变器的特点(3)lVSB模块是AFE整流/逆变器的重要部件，它实时检测AFE整流器前端的进线电压相位信号，其工作原理类似于编码器测量电机轴的角位移，作为控制

5、的基本依据之一。lAFE为四象限运行的整流/回馈单元，由于采用SPWM方式，与可控硅的整流/回馈单元的工作原理完全不同。它在回馈运行时不必有自耦变压器配合。Page:5-6课程代号课程代号:SFAE_D_B_01版本版本:V1.0使用使用 AFE 做为做为AC/DC环节的变频器系统环节的变频器系统(630kW)AFE inverterAFE inductorL-C filterisolatingswitchfusescontactorsmotor inverterPage:5-7课程代号课程代号:SFAE_D_B_01版本版本:V1.0AFE直流母线电压工作范围：最小：1.5 倍的所使用的电源

6、电压有效值。说明：AFE 变流器的直流母线电压至少大于所使用的交流电源电压的峰值整流值，以确保通过IGBT 开关的续流二极管使功率系统不再受控制。最大：对于400 V 主电源范围：740 V DC500 V 主电源范围：920 V DC690 V 主电源范围：1100 V DC工作原理：在3 相末端，一个主电源面向角度的高速矢量控制服从于直流母线电压控制且外加一个几乎是正弦的电流在网络上，以便借助于接着连接的净化滤波器去使系统的扰动变为最小。矢量控制也可设定功率因数cos phi，因而可补偿无功功率，但运行电流的需求有优先权。VSB 模块(Voltage Sensing Board)的功能同网

7、络角度传感器类似，类似于编码器的工作原理。为安全起见，一台AFE 整流/回馈单元应通过一台主接触器接到电网上。Page:5-8课程代号课程代号:SFAE_D_B_01版本版本:V1.0AFE的配置的配置Page:5-9课程代号课程代号:SFAE_D_B_01版本版本:V1.0由由AFE整流整流/逆变器做前端的变频器示意图逆变器做前端的变频器示意图control section6LCFLF-K1-K2R230VacControl voltage transformersfor all auxiliary supplies，control circuits，cooling fans etc。pre

8、-chargingcircuitL-C filterclean power filterAFE invertermotor inverterAFE unit-S1-FmotorComplete AFE inverter MPage:5-10课程代号课程代号:SFAE_D_B_01版本版本:V1.0用用AFE做前端直流母线的变频器系统示意图做前端直流母线的变频器系统示意图Page:5-11课程代号课程代号:SFAE_D_B_01版本版本:V1.0主动前端控制技术AFE(Active Front End)采用采用IGBT功率元件及进线电流控制技术功率元件及进线电流控制技术再生能量可反馈给电网再生能

9、量可反馈给电网 功率因数可依据设定值或动态值而得到控制功率因数可依据设定值或动态值而得到控制,功率因数可被参数设定在功率因数可被参数设定在-0.81.0+0.8的范围内的范围内,可以是导前或是滞后。可以是导前或是滞后。确保整机功率因数大于确保整机功率因数大于0.98（当主驱动系统功率因数设定在（当主驱动系统功率因数设定在“1”并与辅机系统同时工作时）并与辅机系统同时工作时）采用采用AFE主动前端整流技术的驱动系统，谐波可被忽略主动前端整流技术的驱动系统，谐波可被忽略,其大小不受电网质量或负载轻重影响，其大小不受电网质量或负载轻重影响，总的谐波不超过总的谐波不超过1。不受电网波动的影响，直流母线

10、电压保持稳定。不受电网波动的影响，直流母线电压保持稳定。AFE可以将弱电网上的低电压相应提高可以将弱电网上的低电压相应提高,在电网电压瞬时下降到额定电压的在电网电压瞬时下降到额定电压的65%时而平稳过渡，确保电机输出特性不受影响。时而平稳过渡，确保电机输出特性不受影响。AFE能进行准确选择以致能量回馈给弱电网时而产生电压上升也会毫无问题，弱电网问题已无足轻重。能进行准确选择以致能量回馈给弱电网时而产生电压上升也会毫无问题，弱电网问题已无足轻重。Page:5-12课程代号课程代号:SFAE_D_B_01版本版本:V1.0AFE整流整流/逆变器的前端部件逆变器的前端部件Page:5-13课程代号课

11、程代号:SFAE_D_B_01版本版本:V1.0AFE 整流/回馈单元的连接概览（）Page:5-14课程代号课程代号:SFAE_D_B_01版本版本:V1.0AFE整流整流/逆变器的前端部件总成逆变器的前端部件总成Page:5-15课程代号课程代号:SFAE_D_B_01版本版本:V1.0电网连接模块Page:5-16课程代号课程代号:SFAE_D_B_01版本版本:V1.0AFE整流整流/逆变器的前端部件总成逆变器的前端部件总成Page:5-17课程代号课程代号:SFAE_D_B_01版本版本:V1.0AFE整流整流/逆变器的控制接线逆变器的控制接线Page:5-18课程代号课程代号:SF

12、AE_D_B_01版本版本:V1.0AFE投运设置及投运设置及CUSA接口接口Page:5-19课程代号课程代号:SFAE_D_B_01版本版本:V1.0VSB模块的接口及连接模块的接口及连接Page:5-20课程代号课程代号:SFAE_D_B_01版本版本:V1.0AFE的电容器组充电的电容器组充电Page:5-21课程代号课程代号:SFAE_D_B_01版本版本:V1.0“启动”参数设置（）Page:5-22课程代号课程代号:SFAE_D_B_01版本版本:V1.0“启动”参数设置（）Page:5-23课程代号课程代号:SFAE_D_B_01版本版本:V1.0AFE的直流母线电容充电的直流母线电容充电