高壓變頻器知識大全

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  高壓變頻器*概述

  變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。

  而通常把驅動 1KV 以上交流電動機的中、大容量變頻器稱為高壓變頻器。按 照國際慣例和我國國家標準,電壓在 10KV 以上的稱為高壓,10KV 以下稱為中 壓。但由于大家習慣上把額定電壓為 3KV 和 6KV 和 10KV 的電動機稱為“高 壓電機”所以驅動這個電壓等級的變頻器統稱為高壓變頻器。隨著現代電力 電子技術 和微電子技術的迅猛發展,高壓大功率變頻調速裝置不斷地成熟起來,原來一直難于解決的高壓問題,近年來通過器件串聯或單元串聯得到了很好的解決。

  高壓變頻器*分類

  1、按技術方案分類

  A、電壓源型:中間直流環節為電容。

  B、電流源型:中間直流環節為電容。

  2、按主電路結構分類

  A、交—交調速方式

  B、交—直—交調速方式

  3、按電壓變換方式分類

  A、高—低—高::使用低壓變頻器輸出2300V或690V,再增加升壓變壓器升到3KV或6KV;其特點是相對效率低(系統效率為95%)、高可靠性、價格便宜、維護成本低。

  B、高—高::直接輸出3kV或6KV高壓,變頻器輸出沒有升壓變壓器;其特點是可靠性高、效率高、價格貴

  4、按電路拓樸結構分類

  A、單元串聯多電平

  B、三電平

  C、電容箝位四電平

  D、功率器件直接串聯

  高壓變頻器*結構

  基本結構:

   整流電路 

  直流濾波環節 

  逆變電路的 

  控制

  拓撲結構:

  一般都由三部分組成: 

  整流電路: AC to DC(交流-直流); 

  中間直流環節:濾波和能量儲存; 

  逆變器:DC to AC(直流-交流).

  高壓變頻器*工作原理

  高壓變頻器是一種串聯疊加性高壓變頻器,即采用多臺單相三電平逆變器串聯連接,輸出可變頻變壓的高壓交流電。按照電機學的基本原理,電機的轉速滿足如下的關系式:n=(1一s)60f/p=n。×(1一s)(P:電機極對數;f:電機運行頻率;s:滑差)從式中看出, 電機的同步轉速n。正比于電機的運行頻率(n。=60fp),由于滑差s一般情況下比較小(0-0.05),電機的實際轉速n約等于電機的同步轉速n。,所以調節了電機的供電頻率f,就能改變電機的實際轉速。電機的滑差s和負載有關,負載越大則滑差增加,所以電機的實際轉速還會隨負載的增加而略有下降。

  變頻器本身由變壓器柜、功率柜、控制柜三部分組成。三相高壓電經高壓開關柜進入,經輸入降壓、移相給功率單元柜內的功率單元供電,功率單元分為三組,一組為一相,每相的功率單元的輸出首尾相串。主控制柜中的控制單元通過光纖時對功率柜中的每一功率單元進行整流、逆變控制與檢測,這樣根據實際需要通過操作界面進行頻率的給定,控制單元把控制信息發送到功率單元進行相應得整流、逆變調整,輸出滿足負荷需求的電壓等級。

  高壓變頻器*應用領域

  冶金:除塵風機、通風機、泥漿泵、除垢泵

  石化:注水泵、電潛泵、輸油泵、管道泵、排風機、壓縮機、除垢泵

  電力:引風機、送風機、一次風機、吸塵風機、增壓風機、排粉機、給水泵、循環水泵、凝結水泵、渣漿泵

  水務:供水泵、取水泵

  制藥:清洗泵、一次風機、二次風機

  采礦:排水泵、排風扇、介質泵、渣漿泵

  環保:污水泵、凈化泵、清水泵

  水泥:窯爐引風機、壓力送風機、冷卻器吸塵機、生料碾磨機、供氣風機、冷卻器排風機、分選器風機、主吸塵風機

  造紙:打漿機

  高壓變頻器*重要意義

  隨著現代電力電子技術及計算機控制技術的迅速發展,促進了電氣傳動的技術**。交流調速取代直流調速,計算機數字控制取代模擬控制已成為發展趨勢。交流電機變頻調速是當今節約電能,改善生產工藝流程,提高產品質量,以及改善運行環境的一種主要手段。變頻調速以其高效率,高功率因數,以及優異的調速和啟制動性能等諸多優點而被國內外公認為*有發展前途的調速方式。

  以前的高壓變頻器,由可控硅整流, 可控硅 逆變等器件構成,缺點很多,諧波大,對電網和電機都有影響。近年來,發展起來的一些新型器件將改變這一現狀,如IGBT、IGCT、SGCT等等。由它們構成的高壓變頻器,性能優異,可以實現PWM逆變,甚至是PWM整流。不僅具有諧波小,功率因數也有很大程度的提高。

  高壓變頻器*國產現狀

  目前,在國內有大量的低壓變頻器廠商,其大部分為AC380V的中小功率產品,而在高壓大功率變頻器方面,卻為數不多。能夠研制、生產、并提供服務的高壓變頻器廠商,僅有少數的具備科研能力或資金實力的個別企業。

  國內僅有少部分的中、高壓電機進行了變頻調速改造,且普通采用V/f控制方式。高壓變頻器的品種和性能還處于發展階段,每年市場仍需大量進口。這些狀況主要表現在如下幾個方面:

  ① 國外各大品牌的產品正加緊占領國內市場,并加快了本地化的步伐。

  ② 具有研發能力和產業化規模的企業少。

  ③ 國產高壓變頻器的功率等級較低,目前不超過3500KW。

  ④ 國內高壓變頻器的技術標準還有待規范。

  ⑤ 與高壓變頻器相配套的產業很不發達。

  ⑥ 生產工藝落后,勉強滿足變頻器產品的技術要求,但是價格低廉。

  ⑦ 變頻器中使用的功率半導體,驅動電路,電解電容等關鍵器件完全依賴進口。

  ⑧ 與發達國家的技術差距在縮小,具有自主知識產權的產品正應用在國民經濟中。

  ⑨ 已經研制出具有瞬時掉電再恢復、故障再恢復等功能的變頻器。

  ⑩ 能夠進行四象限運行的高壓變頻器尚在研究與開發中。

  高壓變頻器*發展現狀

  國外各大品牌的變頻器生產商,均形成了系列化的產品,其控制系統也已實現全數字化。幾乎所有的產品均具有矢量控制功能,完善的工藝水平也是國外品牌的一大特點。目前,在發達國家,只要有電機的場合,就會同時有變頻器的存在。其現階段發展情況主要表現如下:

  ① 技術開發起步早,并具有相當大的產業化規模。

  ② 能夠提供特大功率的變頻器,目前已超過10000 KW 。

  ③ 變頻調速產品的技術標準比較完備。

  ④ 與變頻器相關的配套產業及行業初具規模。

  ⑤ 能夠生產變頻器中的功率器件,如IGBT、IGCT、SGCT等。

  ⑥ 高壓變頻器在各個行業中被廣泛應用,并取得了顯著的經濟效益。

  ⑦ 產品國際化,當地化加劇。

  ⑧ 新技術,新工藝層出不窮,并被大量的、快速的應用于產品中。

  ⑨ 目前,沒有10KV產品。

  高壓變頻器*未來發展態勢

  交流變頻調速技術是強弱 電 混合,機電一體的綜合技術,既要處理巨大電能的轉換(整流、逆變),又要處理信息的收集、變換和傳輸,因此它必定會分成功率和控制兩大部分。前者要解決與高壓大電流有關的技術問題,后者要解決的軟硬件控制問題。因此,未來高壓變頻調速技術也將在這兩方面得到發展,其主要表現為:

  ① 高壓變頻器將朝著大功率,小型化,輕型化的方向發展。

  ② 高壓變頻器將向著直接器件高壓和多重疊加(器件串聯和單元串聯)兩個方向發展。

  ③ 更高電壓、更大電流的新型電力半導體器件將應用在高壓變頻器中。

  ④ 現階段, IGBT 、 IGCT 、 SGCT 仍將扮演著主要的角色, SCR 、 GTO 將會退出變頻器市場。

  ⑤ 無速度傳感器的矢量控制、磁通控制和直接轉矩控制等技術的應用將趨于成熟。

  ⑥ 全面實現數字化和自動化:參數自設定技術;過程自優化技術;故障自診斷技術。

  ⑦ 應用32位 MCU 、 DSP 及 ASIC 等器件,實現變頻器的高精度,多功能。

  ⑧ 相關配套行業正朝著專業化,規模化發展,社會分工將更加明顯。

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