igbt高压变频调速电源

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1、IGBT高压变频调速电源

2、第1摘要：提出用于高压电动机变频调速电源需考虑的串联、谐波和效率等几个问题；介绍由全控型电力电子器件IGBT按多重化P控制技术构成、目前已商品化的高压变频器，可用于中、高压交流电动机的直接变频调速。Abstract:Thispaperpointedoutafesofseries,harmonicandefficiencyetc.,tobeneededconsidering,itintroducedconstructedbyall－controllingpoeansofmulti－Pcontroltechnology,andt

3、hiskindofconvertorcanbetheusedfordirectfrequencyconversiongovernorofmidolle/high－voltageA.Cmotors.Keyouseg(this)">。可见，只要能连续地改变供电电源的频率f，便能平滑地调节交流电动机的转速（式中p为电机的极对数，只能有级且有限地改变）。　　由于电力电子技术的发展，现在由电力半导体器件构成的静止式变频器已很成熟，因而交流电动机的变压变频（VVVF）调速已日益普及，其优越性亦广为人们所熟知。　　但是变频调速至今主要还是应用在中、小容量和低压电机

4、上，而在矿山、冶金、化工、石油、建材等工业部门和水厂、电厂，使用着大量的中、高压风机、水泵、压缩机和搅拌机等，这些机械功率都在几百千瓦以上，有的高达数千甚至上万千瓦，它们消耗的电能是非常可观的。此前，这类机械大多采用恒速交流传动，而以挡板、阀门或空放回流的办法进行输出量的调节，白白损失大量的电能。因此，在这类机械上采用变频调速，根据输出量的要求用电气手段改变输出功率，对节能有着巨大意义。2高压变频调速电源的几个问题　　（1）串联按理，在装置要求高压而器件耐压能力有限的情况下，可采用器件串联的办法来满足。但是器件的串联使用，因各器件的动态电阻和极电容不

5、同，而存在稳态和动态均压问题。如采取与器件并R和RC的均压措施，会使电路复杂，损耗增加；同时，器件串联对驱动电路的要求也大大提高，要尽量做到串联器件同时导通和关断。否则，由于各器件开、断时间不一，承受电压不均，会导致器件损坏甚至整个装置崩溃。（2）谐波这是所有交直交变频器的共同问题，但是在大功率变频调速中更为突出。谐波污染电网，将殃及同一电网上的其它设备，甚至影响电力系统的正常运行，谐波电流也使电机发热，损耗增加，功率因数下降，不得不?降额?使用。500)this.style.ouseg(this)">（3）效率装置功率愈大，效率问题也愈益重要。为提

6、高效率，必须设法尽量减少功率开关器件和变频电源中的损耗。基于上述几方面的考虑，用全控型电力电子器件IGBT组成的、用于交流电动机变频调速的高压变频器，采用"功率单元"串接的新型结构，即用多个低压的脉宽调制（P）逆变器作功率单元，将它们按多重化格式组成高压变频器，能较好地解决这几个问题。3IGBT高压变频器图1（a）,(b)是一台6000V变频器的主电路拓朴和连接图。每相由5个额定电压为690V的功率单元串联，因此相电压为5×690V=3450V，所对应的线电压为6000V（如果每相用4个480V的功率单元串接时，输出线电压则为3300V）。每个功率单

7、元由输入隔离变压器的15个二次绕组分别供电，15个二次绕组分成5组，每组之间存在一个相位差。图1(b)中以中间△接法为参考（0°），上下方各有两套分别超前（＋）和滞后（－）12°,24°的4组绕组。所需相差角度可通过变压器的不同联接组别来实现。图1中的每个功率单元都是由绝缘门双极晶体管（IGBT）构成的三相输入、单相输出的低压P电压型逆变器，主电路见图2。每个功率单元输出电压为1,0,－1三种状态电平，每相5个单元叠加，就可产生11种不同的电平等级，分别为±5,±4,±3,±2,±1和0。图3为一相合成的正弦输出电压波形。用这种多重化方法构成的高压变

8、频器，也称为单元串联多电平P电压型变频器。500)this.style.ouseg(this)">图1所示高压变频器，由于每相由5个690V的功率单元串联而成，不是用传统的器件串联来实现高压输出，所以不存在器件均压问题。每个功率单元承受全部的输出电流，但仅承受1/5的输出相电压和1/15的输出功率。变频器采用多重化P技术，图1变频器由5对（每对含正反相信号）依次相移12°的三角载波对基波电压进行调制。对A相基波调制所得的5个信号，分别控制A1～A55个功率单元，经叠加即可得图3所示具有11级阶梯的相电压波形。它相当于30脉波变频，理论上29次以下的谐

9、波都可以抵消，总的电压和电流失真可分别低至1.2％和0.8％，堪称"完美无谐波"（Harmony）变频器。它