igbt大功率高压变频技术的原理分析及应用

《igbt大功率高压变频技术的原理分析及应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第9分会场落实科学发展观，振*装备制造业，67作者简介董秀刚(I]ongx．uMirtg)，男，山西省洪洞县人，t987年7月毕业于天津轻工业学院自动化系电气技术专业，工学学士，现任许昌烟草机械有限责任公司副总经理，主持公司产品营销和现代化管理等方面工作，目前正在攻读北京科技大学MBA工商管理硕士学位。邮编：461000；通信地址：许昌市五一路8号；工作单位：许昌烟草机械有限责任公司；所属协会：中国机械工程学会高级会员，会员登记号：E015160432S；电话：0374—3266933；传真：0374—3266977；E—mail：dong@126’COFO。IGBT大功率高压变频技

2、术的原理分析及应用昊加林昊加强张锦荣成都佳灵电气制造有限公司，四川成都，610041摘要本文着重介绍了IGBT直接串联高压变频嚣的主电路以庭高速功率器件直接串联技术、正弦波技术、抗共模电压技术等3项关键核。技术。井对几种高压变频器的性能进行了较为详细的比较。介绍了高压变频器在韶钢炼钢厂冲渣泵的节能应用，对在节能方面的效果做了计算分析。关键词电力电子高压大功率变频器原理应用按照国际惯例和我国国家标准对电压等级的划分，对供电电压≥10kV时称高压，1～10kV时称中压。我们习惯上也把额定电压为6kV或3kV的电机称为“高压电机”。高压电动机在工矿企业中应用极为广泛，在冶金、钢铁、化工、水

3、处理等行业中，用于拖动风机、泵类、压缩机及各种大型机械，其消耗的能源占电机总能耗的70％以上。由于相应额定电压1～10kV的变频器有着共同的特征．因此．我们把驱动l～10kV交流电动机的变频器称之为高压变频器。但目前我国的调速和起动方法仍很落后，浪费了大量的能源且造成机械寿命低。因此，推广应用高压变频调速及起动装置的效益和潜力是非常巨大的。一、几种高压大功率变频器概述(一)单元串联多重化电压源型高压变频器该系列高压变频器是乖j用低压单相变颤器串联．解决功率器件

4、GBT的耐压能力的不足。所谓多重化，就是每相由几个低压功率单元串联组成，各功率单元由一个多绕组的移相隔离变压器供电，用高速微

5、处理器实现控制和以光导纤维隔离驱动。其缺点是：①使用的功率单元及功率器件数量太多，6kV系统要使用150只功率器件(90只二极管，60只[GBT)，装置的体积太大，重量大，安装位置和基建投资成问题；②所需高压电缆太多。系统的内阻无形中增大，接线太多，故障点相应的增多；③一个单元损坏时，单元可旁路，但此时输出电压不平衡中心点的电压是浮动的，造成电压、电流不平衡，从而谐波也相应的增大，勉强运行时终究会导致电动机的损坏；④输出电压波形在额定负载时尚好，低于25Hz以下畸变突出；⑤由于系统中存在着变压器，系统效率再提高不容易实现；变压器铁芯的固有损耗，也影响了整个高压变频器的效率。这种情况在

6、越低于额定负荷运行时越是显著。J68以科学发展观促进科技创新(中)(二)中性点钳位三电平pwM变频器该系列变频器采用传统的电压型变频器结构。其逆变部分采用传统的三电平方式，输出波形中会产生较大的谐波分量，这是三电平逆变方式所固有的。因此在变频器的输出侧须配置输出Lc滤波器才能用于普通的鼠笼型电机。同样由于谐波的原因，电动机的功率因数、效率以至寿命都会受到一定的影响，在额定工况点能达到最佳的工作状态，但随着转速的下降，功率因数和效率都会相应降低。(三)多电平+多重化高压变频器多电平+多重化高压变频器的本意是想解决高压IGBT的耐压有限的问题，但此种方式，不仅增加了系统的复杂性，而且降低

7、了多重化冗余性能好和三电平结构简单的优点。因此这种变频器实际上并不可取。(四)电流源型高压变频嚣功率器件直接串联的电流源型高压变频器是在线路中串联大电感，再将SCR(或GTO、s(j(：’I’等)开关速度较慢的功率器件壹接串联而构成的。这种方式虽然使用功率器件少、易于控制电流，但没有真正解决高压功率器件的串联问题。因为即使功率器件出现故障，由于大电感的限流作用，di[dt受到限制，功率器件虽不易损坏，但带来的问题是对电网污染严重、功率因数低。电流源型高压变频器是最早的产品，但凡是电压型变频器到达的地方，它都设遍退出，因为在经济上、技术上，它都明显处于劣势。二、功率器件IGBT直接串联

8、的真正直接高压变频器(一)主电路简介从图1中可看出系统由电网高压直接经高压断路器进入变频器，经过高压二极管全桥整流、直流平波电抗器和电容滤波，再通过逆变器进行逆变，加上正弦波滤波器，简单易行地实现高压变频输出．直接供给高压电动机。、』l』!可蘼I』I2L_一l￡ji2_一l2i2图1IGBT直接串联高压变频器功率器件IGBT直接串联的二电平电压型高压变频器是采用变频器已有的成熟技术，应用独特而简单的控制技术成功设计出的一种无输人输出变压器、1GBT直接串联