中高壓變頻器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分析比較 2
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中高壓變頻器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分析比較 2
所謂多重化技術(shù)就是每相由幾個低壓PWM功率單元串聯(lián)組成,各功率單元由一個多繞組的隔離變壓器供電,用高速微處理器實現(xiàn)控制和以光導(dǎo)纖維隔離驅(qū)動。多重化技術(shù)從根本上解決了一般6脈沖和12脈沖變頻器所產(chǎn)生的諧波問題,可實現(xiàn)完美無諧波變頻。圖2為6kV變頻器的主電路拓?fù)鋱D,每組由5個額定電壓為690V的功率單元串聯(lián),因此相電壓為690V×5=3450V,所對應(yīng)的線電壓為6000V。每個功率單元由輸入隔離變壓器的15個二次繞組分別供電,15個二次繞組分成5組,每組之間存在一個12°的相位差。圖3中以中間△接法為參考(
AIGC
當(dāng)涉及到中高壓變頻器(HVVF)的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時,其核心目標(biāo)是有效地將交流電源轉(zhuǎn)換為頻率和電壓可調(diào)的三相輸出,以驅(qū)動電動機(jī)并實現(xiàn)節(jié)能與控制性能。以下是關(guān)于中高壓變頻器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分析比較:
1. **電壓源型拓?fù)洌╒SI, Voltage Source Inverter)**: 這種拓?fù)涫亲畛R姷闹懈邏鹤冾l器結(jié)構(gòu)之一,主要包括一個或多個全橋逆變器、電容器作為直流中間環(huán)節(jié)以及隔離變壓器。工作時,通過PWM(脈寬調(diào)制)技術(shù)控制全橋模塊導(dǎo)通與關(guān)斷,從而調(diào)節(jié)輸出電壓和頻率。優(yōu)點是易于實現(xiàn)高壓隔離,缺點是存在開關(guān)損耗大、諧波電流較高及對濾波要求嚴(yán)格等問題。
2. **電流源型拓?fù)洌–SI, Current Source Inverter)**: 在這種拓?fù)渲校绷髦虚g環(huán)節(jié)通常由大電感替代電容,形成類似于電流源的特性。全橋逆變器同樣被用于控制輸出電壓和頻率,但通過改變流過逆變器的直流電流來調(diào)節(jié)輸出電壓,從而降低開關(guān)損耗。然而,由于需要處理較大的電流脈沖,因此對電感參數(shù)選擇、散熱等要求較高。
3. **雙電平拓?fù)洌═wo-Level Topology)**: 包括電壓源型和電流源型兩種細(xì)分結(jié)構(gòu)。雙極性電壓型(Bipolar VSI)采用兩個獨(dú)立的半橋逆變器,而雙極性電流型(Bipolar CSI)則在每個橋臂加入兩個二極管進(jìn)行鉗位。它們都具有較高的開關(guān)頻率和較簡單的控制算法,但在高壓環(huán)境下可能面臨開關(guān)器件耐壓考驗。
4. **多電平拓?fù)洌∕ulti-Level Topology)**: 如SiC MOSFET或IGBT多電平拓?fù)?,如Flyback、MMC (Multilevel Converters)、DLC (Diode-Clamped Converters) 等,能有效減小電壓紋波、提高功率因數(shù)及減少諧波。多電級拓?fù)湫韪嚅_關(guān)元件和更復(fù)雜的控制策略,但總體上提供更高的運(yùn)行效率和可靠性。
總結(jié)來說,不同的中高壓變頻器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)各有優(yōu)劣,具體應(yīng)用時需綜合考慮系統(tǒng)負(fù)載特性、運(yùn)行環(huán)境條件、成本等因素,并結(jié)合最新的電力電子技術(shù)發(fā)展趨勢來選擇最適合的技術(shù)方案。