东方日立高压变频器客户培训正式版课件.ppt

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1、东方日立（成都）电控设备有限公司东方日立（成都）电控设备有限公司客户培训资料单元串联多电平高压变频器原理2009年11月17日1变频器SPWM控制23变频器V/f控制及矢量控制原理致力于中国变频事业的新发展东方日立目录变频器系统4变频器特殊功能1变频器系统致力于中国变频事业的新发展东方日立单元串联多电平高压变频器原理主回路结构1-1串联多电平高压变频器采用直接“高-高”的变换形式，主回路主要由移相变压器、功率单元、主控系统构成，基本拓扑结构如图所示。根据电压等级等条件，串联多电平变频器的级数可为4级、5级、6级、8级、9级、10级或12级、20级。移相变

2、压器1-2移相变压器的三个功能：降压；绝缘隔离；通过移相减小输入电流谐波。移相变压器二次侧相邻两绕组的相位差为：α＝60o/n，n为串联级数。变压器一次侧电流最低谐波电流次数为：n为串联级数。功率单元串联级数n越多，即移相变压器二次侧绕组越多，对电网的谐波干扰越小。功率单元的串联1-3-1H桥结构中，功率单元主要由整流模块、电容滤波模块、逆变模块构成。滤波电容器能够稳定直流电压，吸收变压器原边高压开关产生的脉动电流。功率单元开关动作1-3-2以6kV8级系统为例，H桥结构中，用开关代替变频器功率单元逆变部分IGBT，逆变器输出+、0、-共3种电压电平。功

3、率单元电压输出1-3-3以6kV8级系统为例，变频器功率单元的输出为-620V～+620V，8级串联时相电压瞬时值为4960V，线电压(有效值)为4960×√3/√2=6075V。控制部分1-4控制部分主要由主控系统及光纤通讯系统组成，主要负责整机的快速保护、故障的快速诊断、变频器运行控制数据运算和输出。外部接口与变频器主控系统进行数字及模拟量信号的传递。2变频器SPWM控制致力于中国变频事业的新发展东方日立单元串联多电平高压变频器基本原理两电平载波型SPWM控制2-1PWM（PulseWidthModulation）控制——脉冲宽度调制，基本依据为面积

4、等效原理。载波型PWM控制方法，是把期望输出的波形作为调制波，把接受调制的波形作为载波，通过调制得到所期望的PWM波形。当调制波为正弦波时，就得到SPWM波形。根据载波的不同，可分为单极性调制和双极性调制。在一个周期内得到除0电平外，＋、－两种电平，所以称为两电平载波型SPWM控制。水平移相SPWM技术2-2多电平载波型PWM控制是两电平载波PWM控制技术的扩展，目前大多采用水平移相SPWM技术和SPWM堆波技术。水平移相SPWM技术：两个功率单元载波互差180°相位角，n个功率单元串联时，载波互差φ=360/n度相位角。同相中每个功率单元的采样频率一致

5、，每个单元均在进行SPWM控制。每个单元IGBT开关损耗较大，但易实现。SPWM堆波技术2-3变频器在任意时刻同相的每个单元输出电压并不相等，而是有满载输出、0输出、0～满载输出电压三种情况，即同相的每个单元并不都进行SPWM计算，有且仅有一个单元进行SPWM计算。实际输出电压由串联多电平高压变频器功率单元的PWM波形决定,公式为：以6kV8级系统为例，若功率单元最大输出电压为620V，目标电压为3000V时，由上述公式中得到即有4级功率单元输出620V，其余3级输出为0V，剩余1级输出3000－620×4=520V，即1级在进行PWM调制。SPWM堆波

6、技术2-3为了平衡开关损耗和导通损耗，在相同间隔时间内，每个单元循环进行SPWM调制，但任何时刻，每相只有一个单元在进行SPWM调制，其它单元输出620V或者0V。该种堆波技术单元IGBT开关损耗较小，但控制较为复杂。3变频器V/f控制及矢量控制原理致力于中国变频事业的新发展东方日立单元串联多电平高压变频器基本原理31电机等效电路电机等效电路图对于交流异步电机，定子每相电动势有效值Eg—气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值（V）f1—定子频率（Hz）Ns—定子每相绕组串联匝数Kns—基波绕组系数m—每极气隙磁通量，由定子和转子磁动势共同决定。控制出发

7、点：调速过程中保持每极磁通等于额定值。32V/f控制及矢量控制原理感应电动势不好检测，在忽略定子绕组漏磁阻抗压降的情况下，在额定频率以下调速时，（恒压频比控制方式）在低频时U1和Eg都较小，定子阻抗压降所占的份量就比较显著，不再能忽略。这时，需要人为地提高电压U1，加入一定补偿提升转矩。变频器控制的目的是控制电机输出转矩和转速。对电流I1进行矢量分解，分别控制电流及电压的转矩和励磁分量，保证每级磁通恒定的情况输出转矩恒定，转差小。（矢量控制方式）控制获得与直流电动机相同的线性机械特性矢量控制V/f控制框图3-3限幅模块：对输入的频率进行阈值限幅S型升降速

8、：在设定加减速时间范围内，平滑升降速V/f曲线生成：对于给定的f进行对应的电压V