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探討高壓鼓風(fēng)機(jī)變頻控制的奧秘點(diǎn)擊次數(shù)：664 更新時(shí)間：2017-05-24
由于高壓鼓風(fēng)機(jī)功率較大。其功率可能占到電網(wǎng)容量的相當(dāng)大一部分，因此其開(kāi)停機(jī)和運(yùn)行可能對(duì)電源電壓造成影響。另外，變頻器如果輸出高次諧波成分過(guò)高，會(huì)造成電機(jī)的過(guò)熱、產(chǎn)生共模電壓?jiǎn)栴}。為實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的調(diào)速節(jié)能運(yùn)行，并考慮到高壓大容量設(shè)備的技術(shù)要求，本文設(shè)計(jì)了高壓鼓風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)。
高壓鼓風(fēng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能單元串聯(lián)多電平電壓源型變頻器采用若干個(gè)低壓功率單元串聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)直接高壓輸出，其結(jié)構(gòu)如所示，采用的變壓器為多重化隔離變壓器，一次側(cè)輸人高壓，二次側(cè)輸出相互隔離的低壓，供給各個(gè)功率單元，即圖中的各個(gè)H橋，系統(tǒng)的三相結(jié)構(gòu)類(lèi)似。
逆變器部分采用多電平移相脈沖寬度調(diào)制（PSPWM）技術(shù)，同一相的功率單元輸出相同的基波電壓，但串聯(lián)各單元的載波依次錯(cuò)開(kāi)一定的相位，使疊加出來(lái)的是13階梯的正弦調(diào)制波。
輸出電壓非常接近正弦波，且?guī)缀醪缓械痛沃C波。將相鄰功率單元的輸出端串接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)變壓變頻的高壓直接輸出，供給高壓電動(dòng)機(jī)。為6kV電壓等級(jí)變頻器的輸出相電壓波形，由圖可見(jiàn)，波形十分接近正弦波。
每個(gè)電平臺(tái)階只有單元直流母線電壓大小，因而很小。使得電動(dòng)機(jī)絕緣不會(huì)受到影響。功率單元采用較低的開(kāi)關(guān)頻率。以降低開(kāi)關(guān)損耗，且可以不用浪涌吸收電路，提高變頻器的效率。由于采取多電平移相式PWM技術(shù)，等效輸出開(kāi)關(guān)頻率很高，且輸出電平數(shù)增加，可大大改善輸出波形，降低輸出諧波，諧波引起的電動(dòng)機(jī)發(fā)熱。噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)都大大降低。所以這種變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)沒(méi)有特殊的要求，可用于普通的高壓電動(dòng)機(jī)，且不必降額使用。由于輸出很低，不會(huì)產(chǎn)生輸出電纜較長(zhǎng)時(shí)行波反射引起的浪涌電壓增加而造成電動(dòng)機(jī)絕緣破壞問(wèn)題，所以對(duì)變頻器輸出至電動(dòng)機(jī)之間的電纜長(zhǎng)度沒(méi)有特殊限制。
與采用高壓器件直接串聯(lián)的變頻器相比，采用這種主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會(huì)使器件的數(shù)量增加，對(duì)于6kV變頻器，六單元串聯(lián)的結(jié)構(gòu)共使用72個(gè)低壓IGBT，但低壓IGBT門(mén)極驅(qū)動(dòng)功率較低，其峰值驅(qū)動(dòng)功率不到5W，平均驅(qū)動(dòng)功率不到1W，驅(qū)動(dòng)電路非常簡(jiǎn)單。由于開(kāi)關(guān)頻率很低，且不必采用均壓電路和浪涌吸收電路，所以系統(tǒng)在效率方面仍具有較大的優(yōu)勢(shì)，滿(mǎn)載時(shí)，變頻器效率可達(dá)98.5%以上，包括輸人變壓器和變頻器的總體效率一般可高達(dá)97*.由于功率單元采用電容濾波的電壓源型結(jié)構(gòu)，變頻器可以承受30%的電源電壓下降而繼續(xù)運(yùn)行（降額運(yùn)行），并且在電網(wǎng)瞬時(shí)斷電5個(gè)周期內(nèi)還能滿(mǎn)載運(yùn)行。功率單元中采用目前低壓變頻器中廣泛使用的低壓IGBT功率模塊，技術(shù)成熟、可靠。
高壓鼓風(fēng)機(jī)由于采用二極管不可控整流電路結(jié)構(gòu)，所以變頻器對(duì)浪涌電壓的承受能力較強(qiáng)，雷擊或開(kāi)關(guān)操作引起的浪涌電壓可以經(jīng)過(guò)變壓器（變壓器的阻抗一般為8%左右）產(chǎn)生浪涌電流，經(jīng)過(guò)功率單元的整流二極管給濾波電容充電。濾波電容足以吸收進(jìn)人到單元內(nèi)的浪涌能量。
功率單元與主控系統(tǒng)之間通過(guò)光纖進(jìn)行通信，以解決強(qiáng)弱電之間的隔離問(wèn)題和干擾問(wèn)題。功率單元采用模塊化結(jié)構(gòu)、所有的功率單元可以互換，維修也比較方便，每個(gè)單元只有3個(gè)輸人、2個(gè)輸出電氣連接端和一個(gè)光纖插頭與系統(tǒng)連接，所以功率單元的更換十分方便。采用功率單元自動(dòng)旁路技術(shù)可使變頻器在功率單元損壞的情況下繼續(xù)運(yùn)行，大大提高系統(tǒng)的可靠性。
若采用冗余功率單元設(shè)計(jì)方案，即使在某個(gè)功率單元損壞的情況下，還能滿(mǎn)載運(yùn)行。由于采用二極管整流電路，所以能量不能回饋電網(wǎng)，不能四象限運(yùn)行，主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)轱L(fēng)機(jī)和水泵類(lèi)負(fù)載。
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