采用IGCT电压型三电平逆变器的高压变频调速器

摘要： 集成门极换向型晶闸管(IGCT)的优良性能使其适合于实现高-高方式的高压变频调速装置。文中提出了基于IGCT中点箝位电压型三电平逆变器的高压变频调速装置主电路，并给出了一台6 kV/1 800 kVA高压变频调速装置的实现。装置交流输入侧采用变压器隔离的24脉冲整流电路来保证输入侧功率因数大于0.96，中间直流环节直流电压为10 kV，逆变部分采用中点箝位(NPC)电压型三电平逆变器输出三相6 kV线电压，每只开关器件由2只4.5 kV IGCT器件串联构成。逆变器采用变频的特定谐波消除脉宽调制(SHE-PWM)，且输出侧采用LC滤波器来减小输出电压的谐波畸变率及dv/dt。装置采用IGCT作为电子开关进行输出过电流保护。装置实验表明，这种高压变频器具有很好的性能及可靠性。     

二种常见电压源型高压变频器的比较

对三电平宽带脉冲调制（PWM）和单元串联多电平PWM二种常见的电压源型高压变频器的结构及变频原理进行了分析比较，指出各自的优缺点，为一些特定工作区域的动力设备选择变频器，提供了选择依据。     

变频器谐波对电机效率的影响分析

随着变频调速系统在电力系统的广泠应用,为降低谐波对调速系统的影响。首先从理论上分析了目前调速系统中广泛使用的PWM调制方式的电压型变频器输出中可能存在的电压和电流谐波分量,并利用Matlab的Powersys库研究了PWM调制方式下的电压型变频器输出的各种谐波含量,并通过实例验证谐波对电机效率的影响。对变频调速系统中电机及变频器的选型提供一定的理论参考。     

高压变频器的选用方法

根据甲乙酮装置的高压变频器的选择和控制需要,介绍了一种单元串联多电平PWM电压源型变频器,即完美无谐波变频器,为同类装置高压变频器的选择提供参考.     

基于混合七电平电压型逆变器的新型6kV变频器

提出了一种基于混合七电平电压型逆变器的6kV变频器。混合七电平逆变器由1个采用10CT的三相中点箝位三电平逆变器和3个采用IGBT的H桥逆变器串联而成，可充分利用IGCT高压大容量及IGBT高速的特点。PWM控制采用基于参考电压分解的多电平直接PWM算法。数字化实现容易。采用了改进的死区效应补偿方法以获得理想的输出波形。研制了1台基于混合七电平逆变器的交流380V变频调速实验样机。实验结果为新型6kV变频器工业装置的研制打下了基础。     

HVF高压变频调速系统

HVF高压变频调速系统由宁波天安(集团)股份有限公司与北京先行新机电技术有限责任公司联合生产的绿色环保型新一代节能产品。产品特点如下:原理先进由多个功率单元串联而成,由低压单元电压叠加达到高压输出目的。无谐波输入HVF变频器与普通变频波形比较后,6脉冲谐波波形总电流失真25%,总电压失真10%;12脉冲谐波波形总电流失真9.8%,总电压失真5.9%;而HVF变频器采用的144脉冲谐波变频波形总电流失真0.7%,总电压失真1%。高质量输出输出电压波形逼真;波形连续变换方式(CWM);电流波形完美,谐波成分小。高可靠性24个(36个)功率单元具有相同的…     

森兰新一代SB—HV高压变频器面市

日前,森兰正式推出SB—HV系列高压变频器。SB—HV是森兰开发的具有战略意义的新一代工业智能高压变频控制系统,采用直接高一高变换的方式,多电平串联倍压的技术方案,优化的PWM控制算法,实现优质的可变频变压（VVVF）的正弦电压和正弦电流的输出,可广泛应用于电力、冶金、石油化工、建材、造纸、制药、采矿等行业和领域的各类高压风机和泵类。其主要性能特点如下：高一高变频器,采用单元串联方式直接高压输出;模块化设计,单元采用模块化设计,单元可任意互换,单元拆装方便;     

多电平高压变频器的拓扑结构分析与研究

分析比较了高压变频器的几种主电路拓扑结构,包括普通双电平,三电平电压源型,单元串联型多电平.通过对几种类型高压变频器主电路拓扑结构进行比较确定了单元串联型多电平高压变频器的拓扑结构的优越性.     

家用变频空调器

家用变频空调器可分为三类：毛细管节流交流变频空调器、电子膨胀阀节流交流频空调器和无刷直流压缩机变频空调器。系统主要由室内机CPU和室外机CPU组成,采用串行通信方式。主电路采用交－直－交PWM变频器的结构形式。交流压缩机变频调速是利用交－直－交PWM变频器输出的频率可调的三相电压脉冲来控制交流三是步电动机;无刷直流压缩机变频调速是利用交－直－交PWM变频器输出的频率可调的三相电压脉冲来控制由三相永磁式同步电动机组成的无刷直流电动机。最后介绍变频空调器的技术优势和发展前景,指出新一代的高技术变频空调器除增加诸多功能外,将采用PAM或PWM＋PAM变速控制。     

高压变频器谐波抑制措施的仿真研究

分析了PWM高压变频器谐波成分产生的机理和当变频器接上长输出电缆时对电机的影响。对6000V/2250kW电机的仿真研究发现,在24脉波整流/三电平逆变的高压变频器中,设置共模电抗器,并将整流器中性点、直流侧中间点、输出滤波器中性点和三电平逆变器箝位点相连,再通过小电阻和系统地连接的这一新型拓扑结构,可以有效地抑制谐波电压对高压变频器的不良影响。     

多载波水平调制策略的谐波分析及数字化实现

多电平逆变器由于输出容量大、输出电压谐波含量小等优点,在中高压应用领域得到了广泛的应用,同时,调制策略的优劣严重影响着多电平逆变器的性能。以优化谐波为目的,针对多单元H桥串联型多电平逆变器,推导了一种二重化与多载波水平移相式PWM调制策略谐波表达式,详细分析了其谐波分布特性,从理论上论述了水平移相调制策略谐波消除的根本原因。最后,以DSP与CPLD为基础,提出了一种水平移相式SPWM调制策略数字化实现方式,并搭建了一套多单元串联型逆变器数字化实验系统。仿真与实验结果对所采用的谐波分析方法及水平移相PWM调制策略的特性进行了验证。     

Z源变频调速系统及其空间矢量PWM控制方法

提出了一种新型的Z源变频调速系统及其空间矢量PWM控制方法.该系统采用近期刚提出的一种Z型LC网络[1]代替传统电压源型变频调速系统中的直流链大电容器.由此可以得到以下一些传统变频调速系统无法得到的新特性:①可以输出任何希望的电压值;②在电网电压跌落时具有度越系统故障能力;③降低网测电流谐波和冲击电流.仿真结果证明了该Z源型变频调速系统的上述新特性和空间矢量PWM控制方法的有效性.     

三电平变频调速系统SVPWM和SHEPWM混合调制方法的研究

三电平中点钳位逆变器在高压大容量变频调速中得到了广泛的研究和应用。该文在三电平高压变频器中同时应用SVPWM和SHEPWM，即低频时采用异步SVPWM，高频时采用SHEPWM，避免了高频时SVPWM谐波特性变差和SHEPWM在低频时存储量大的缺点，充分发挥了二者的优点，使变频器在整个工作范围内都可以有效抑制低次谐波，得到较好的输出波形。混合调制的难点在于衔接问题，文中分析了影响二者之间平滑切换的原因并提出了具体的解决方法，保证了切换过程中电压和电流没有跳变。采用PSIM软件对三电平SVPWM和SHEPWM进行了仿真研究，并在实际三电平变频器控制平台上进行了实验。仿真和实验结果证实了该文的混合调制方法在低频和高频都有较好的谐波特性，二者间的平滑过渡保证了混合调制的实用性，并已用于实际三电平变频器之中。     

多载波水平移相PWM调制策略的谐波分析

多电平逆变器由于输出容量大、输出电压谐波含量小等优点,在中高压应用领域得到了广泛的应用,同时,调制策略的优劣严重影响着多电平逆变器的性能。基于双边傅立叶变换,提出了一种多载波水平移相调制策略谐波分析方法,得出了输出电压谐波的解析表达式,从理论上论述了水平移相调制策略谐波消除的根本原因。在此基础上,以优化谐波为目的,针对多单元H桥串联型多电平逆变器,推导了一种二重化与载波水平移相相结合的PWM（Pulse Width Modulation）调制策略谐波表达式,详细分析了其谐波分布特性,概括出采用模块化的多电平拓扑结构谐波消除的一般原则。最后,以DSP与CPLD为基础,搭建了一套多单元串联型逆变器数字化实验系统。仿真与实验结果对所采用的谐波分析方法及水平移相PWM调制策略的特性进行了验证。     

H桥级联多电平高压变频器的实验研究

级联型多电平逆变器因具有IGBT开关次数少、输出电压谐波含量小以及输入功率因数高等优点,在高压变频调速领域得到了广泛应用.比较了该逆变器的两种极性调制方法,设计了一种变频器驱动保护电路,并搭建了基于TMS320C2808型DSP和FPGA的实验平台,通过电机加载的启动运行,证明了该变频器的可靠性和稳定性.     

多电平PWM逆变电路谐波分析与输出滤波器设计

在中压大容量变频驱动装置中，为解决电力电子器件耐压问题，基于PWM控制的多电平逆变技术得到广泛应用。这种中压变频器输出电压为多电平PWM脉冲波形，目前对其谐波还没有完善的理论分析。为避免高次谐波对电机的影响，有些用户要求为变频器设置输出滤波器。由于中压变频器容量较大，为滤波器设计带来一些新的问题。该文在大量仿真数据的基础上，总结出多电平PWM波形的谐波特点，为滤波器设计提供了理论依据。以此为基础，综合考虑基波压降、有功损耗、电流谐波和谐振等问题，推导出适合于中压大功率变频器输出5滤波器参数选取的简化公式，并通过实验予以验证。     

基于多电平控制的高压大功率变频器研究

分析了一种基于多电平控制的高压变频器拓扑结构,通过采用带中间抽头的输出变压器,完成三电平逆变模块的串、并联连接,从而实现变频器高压、大电流的多电平输出。同时,采用优化输出电压波形的控制方法,有效抑制了输出电压的特定谐波,因此该结构的变频器适用于对变频器输出谐波敏感的大功率负载。     

高压变频的高可靠性

介绍了高压变频对可靠性的要求。以功率元器件、控制技术、元器件数量、电路冗余、对电源波动的适应性等方面,对低压变频器的可靠性和单元串联多电平方式的高压变频器的可靠性进行了比较。介绍了MAXF系列高压变频调速装置的应用简况。     

对三电平变频器驱动电机的共模电压抑制的研究

降低和消除共模电压及共模干扰,在高压大功率电力电子变换器中具有重要意义。本文以一个三电平NPC变频器驱动的交流电机系统为研究对象,使用消除三次谐波式的特定谐波消除脉宽调制即SHEPWM(Selected Harmonics Elimination PWM)技术,从源头上消除变频器输出共模电压中的低频分量。而对所剩的高频部分共模谐波,使用共模滤波器进行滤除。定性和定量分析了差模滤波器参数不对称对共模电压的影响。实验证实了本文方案实用高效。     

非对称结构功率单元串联多电平变频调速系统

介绍了一种非对称结构功率单元串联多电平变频调速系统,其主体结构采用单元串联级联方式,每个单元采用非对称结构的三电平方式构建,介绍了几种功率单元的几种拓朴结构以及整机的控制算法.采用此结构可以用低压器件解决高压变频问题,同时还可以使系统的结构大为简化,系统输出谐波减小.最后给出了系统实际运行的结果.