同步电机高压变频器原理介绍.doc

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1、同步电机高压变频器原理介绍合康亿盛科技有限公司的选用北京合康亿盛同步电机矢量控制高压变频器，满足主井低速直联提升机的四象限运行的需要。特点如下：l高压变频器利用36脉冲初相变压器降压整流，输入电源功率因数>0.96，电流谐波<3.5%，系统不需要输入滤波器。l高压变频器每相内6个功率单元串联，输出采用移相多重化PWM控制，输出电压纹波小，系统不需要输出滤波器；l高压变频器利用全数字化同步电机矢量控制技术，电流速度采用双闭环控制，系统分辨率为0.01HZ,稳定调速范围0.2~50HZ,转矩过载倍数2.0l功率单元

2、采用同步整流技术，目的系统具有100%的具有回馈能力；图一1．移相整流技术系统采用高低高拓扑方式，输入电压10KV，输出580VAC18绕组；容量5000KVA，允许输入电压波动范围+10%~-15%，移相的目的可以提高整流设备的脉波数，减小网侧高次谐波，整流变压器采用二次侧延边三角形移相，提高系统的功率因数达到0.96；图二图三1．单元串联交直交方式，频率调速范围宽，功率变换电路采用多电平变换器（见图2），各级功率模块采用H全桥IGBT驱动方式，由于输出电平数较多，输出波形阶梯增多，就可以使调制波接近正弦，降

3、低电压跳变，这样谐波就少。另一个优点是输出电压的dv/dt较小，对负载电机的冲击小。2．能量回馈系统要求电机四象限运行，当电机减速、制动或者带位能性负载重物下放时，电机处于再生发电状态，此时单元的控制回路根据直流母线的泵升电压大小来启动能量回馈处理IGBT,根据电网的运行相位进行锁相，IGBT把多余的能量经过滤波器回馈到电网中去，实现了能量的100%回馈，带能量回馈的功率单元，输入为移相隔离变压器副边降压绕组的三相，IGBT的控制信号为经光纤传输过来的PWM信号控制其导通和关断，输出经单元串联后到电机。图四1．

4、矢量控制技术矢量控制系统的解耦,速度给定（频率给定）ω与速度反馈相减得出速度误差，速度误差经PI调节后输出转矩电流给定iqref，idref励磁电流给定是根据系统的动态需要进行调整其值根据不同的电机和负载得出的经验值，电机三相电流反馈ia、ic、ib（为ia与ic之和求反）经传感器采样，然后再根据转子位置电气角度θ进行Clarke变换，变换后输出ialpha、ibeta,ialpha、ibeta经Park变换输出id、iq，id、iq值与给定值iqref、idref求误差,进行PI调节后输出Vsqref、Vsd

5、ref,Vsqref、Vsdref和转子位置电气角度θ经过Park逆变换输出Valpha、Vbeta，Valpha、Vbeta经过Clarke逆变换输出电机定子三相电压Va、Vb、Vc值，三相电压Va、Vb、Vc值作为PWM（脉宽调制）的比较值比较输出PWM波形到逆变器然后驱动电机旋转。图五2．双机联动方案HIVERT-YVF系列高压变频器采用交-直-交直接高压（高-高）方式，主电路开关元件为IGBT。HIVERT-YVF变频器采用功率单元串联，叠波升压，充分利用常压变频器的成熟技术，因而具有很高的可靠性。主控

6、回路采用两台高压同步电机矢量控制变频器，一台是主机，另一台是从机，两台变频器的控制方式都是采用全数字化矢量控制方式，在主机的电机末端同轴安装位置速度编码器，另一台不安装。主机负责接收上位机控制指令（或者是人机界面），收到指令后判断是运行还是停止指令，如果是运行，主机变频器开始根据指令值和反馈值计算的差来计算输出的转矩分量Iq，此时同步的向从机发送给定转矩分量Iq，而且同步的启动从机，主机通过高速串行同步通信向从机发出驱动指令，从机变频器同时响应并驱动电机开始动作，主机与从机之间的通讯介质光纤，可以有效的隔离电磁

7、辐射和干扰，且光纤的传输距离可以很远通讯速度很高，该变频器的主从通讯速度是1MHz,启动和通讯指令的延迟最多是50uS,远小于变频器的电流环响应时间，可以起到精确的主从同步控制，驱动两台电机同步运转。主机采用速度和电流双闭环控制方式，从机采用电流环闭环控制方式，这样可以有效地解决了两台电机的同步问题；图六