高压变频器结构原理

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1、主讲王兆义主办单位：新疆博识通咨询有限公司中国工业自动化培训网高压变频器应用、维护与维修1第2章变频器主电路分析一、本章基本内容：1.高压变频器的电压等级包括：电压分类、中高压的电压级别2.常用高压变频器的电路结构包括：功率单元串联高压变频器、三电平高压变频器、直接高压变频器、交—交高压变频器二、要解决的问题解决高压变频器主电路的拓补结构和工作原理，为应用打基础。第2章变频器主电路分析2.1高压变频器分类按照我国电压的划分：低于1kV，称为低压；大于lkV、小于10kV,称为中压，10kV以上，称为高压。我国在工、民、建等方面常用的电压等级为：220V、380V、3KV、6KV

2、、10KV；在煤炭、石油、各种矿床的开采业中，除了上述电压等级之外，还有如下电压等级：550V、690V（660V）、850V、1140V、1700V.变频器在不同的应用领域，也就具有不同的电压等级。第2章变频器主电路分析我们习惯上把额定电压为6kV或3kV的电动机称为“高压电动机”。在变频器的结构上，当电压超过了3KV，因为受功率器件的耐压限制，不得不通过器件的串联等手段来应对高电压，所以3KV～lOkV的变频器在结构上就没有本质区别，人们习惯上将它们就统称为高压变频器。高压变频器为了解决耐压问题，提出了很多解决方案，使主电路有多种拓补结构。人们以拓补结构来命名变频器的名称（

3、如三电平、功率单元串联、直接串联等）。第2章变频器主电路分析2.2功率单元串联高压变频器2.2.1移相变压器1.输出绕组采用延边三角型连接，使每组的相角不同，使不连续的整流电流互补，连续起来。解决整流造成的传导干扰问题。2.输出多组低电压供功率单元串联，解决管子耐压不够问题。第2章变频器主电路分析3.延边变压器原理将二次绕组先作三角型联接，然后在每个输出端串联上一个绕组，上图为逆延联接，串联绕组和三角型联接绕组同相位（见图Ua1、Ua2）。由图可见，改变串联绕组和三角型联接绕组电压的大小，可改变θ的大小。通过逆延或顺延的联接方法，可得到相移。第2章变频器主电路分析多移相绕组反射

4、到初级的电流波形第2章变频器主电路分析2.2.2功率单元串联为了解决输出高压问题，将多个功率单元串联，根据不同输出电压的要求，选择串联的级数。该变频器由5个耐压为690V的功率单元组成6KV变频器，相电压为690V×5=3450V，线电压为：第2章变频器主电路分析2.2.3功率单元和旁路电路功率单元为三相输入、单相输出的交—直—交PWM型变频结构。将相邻功率单元的输出端串接起来，形成Y联结结构，实现变频的高压直接输出，供给高压电动机。旁路电路是当功率单元失效后，自动将其短路，保证变频器不间断工作。第2章变频器主电路分析采用功率单元串联的形式，因为每个单元上加的是自己的一组电压，

5、当工作中出现了开通延时，也不会出现过压问题，这是该电路的特点之一。第2章变频器主电路分析1.功率单元工作原理1）整流将交流电变为直流电的过程叫做整流。VD1—VD6整流二极管，完成将交流电整成直流电的工作。整流原理：第2章变频器主电路分析2）整流波形图结论：a.相电流不连续b.整流电压最大值为c.每个周期有6个波峰，电压较平滑。d.整流电流不连续，本机通过移相整流来解决，其他机型通过星、角联接、加入电抗器的方法等来消除。第2章变频器主电路分析3）开关电路T1和T2、T3和T4交替工作，当T1导通时，T4导通；当T3导通时，T2导通。如果该单元出现了问题，晶闸管T导通，L1、L2

6、两端短路。该单元被旁路。第2章变频器主电路分析2.2.4输出波形逆变器输出采用多电平移相式PWM技术，同一相的功率单元输出相同幅值和相位的基波电压，但串联各功率单元的载波之间互相错开一定角度，实现多电平PWM，输出电压非常接近正弦波（输出PWM波如图所示）。该变频器由于输入输出波形好，被人们称为“完美无谐波变频器”，有的资料中也称为绿色变频器。第2章变频器主电路分析该变频器由于采用了低压IGBT，成本较低。6000V变频器要用90只二极管，60只IGBT，设备体积大。该变频器因为用二极管整流，不能4象限运行，只能用在风机、水泵等简单负载。如果整流部分采用回馈整流电路，可以用于轧

7、钢升降等具有回馈电能的场合，但成本大大增加。该变频器由美国罗宾康公司研制，因为只申请了美国专利，技术已经公开，我国利德华福、北京合康、山东风光、英威腾等很多厂家都在生产。第2章变频器主电路分析2.2.5具有回馈功能的功率单元串联高压变频器1.电路为了电能回馈，整流电路由三相变为单相，变压器的结构简化。回馈电路采用和逆变电路相同的结构，并在输入端串入储能电感L。该回馈电路在整流过程中，采用PWM整流方式，可以使输入电流连续，消除对电网的传导干扰。因此，变压器可以不用移相结构。功率单元第2章变频