天津市博寧電氣設(shè)備有限公司
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有源電力濾波器能解決變頻器應(yīng)用中的那些問題?
普通異步電動機都是按恒頻恒壓設(shè)計的,不能完全適應(yīng)變頻調(diào)速的要求。有源電力濾波器能解決變頻器在應(yīng)用中給電機帶來影響:
1、電動機的效率降低和溫升的問題
不論那種形式的變頻器,在運行中均產(chǎn)生不同程度的諧波電壓和電流,使電動機在非正弦電壓、電流下運行。據(jù)資料介紹,以目前普遍使用的正弦波PWM型變頻器為例,其低次諧波基本為零,剩下的比載波頻率大一倍左右的高次諧波分量為:2u+1(u為調(diào)制比),高次諧波會引起電動機定子銅耗、轉(zhuǎn)子銅(鋁)耗、鐵耗及附加損耗的增加,為顯著的是轉(zhuǎn)子銅(鋁)耗。因為異步電動機是以接近于基波頻率所對應(yīng)的同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的,因此,高次諧波電壓以較大的轉(zhuǎn)差切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條后,便會產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)子損耗。除此之外,還需考慮因集膚效應(yīng)所產(chǎn)生的附加銅耗。這些損耗都會使電動機額外發(fā)熱,效率降低,輸出功率減小,如將普通三相異步電動機運行于變頻器輸出的非正弦電源條件下,其溫升一般要增加10%-20%。
有源電力濾波器能解決變頻器應(yīng)用中的那些問題?
1、電動機對頻繁啟動、制動的適應(yīng)能力
由于采用變頻器供電后,電動機可以在很低的頻率和電壓下以無沖擊電流的方式啟動,并可利用變頻器所供的各種制動方式進行快速制動,為實現(xiàn)頻繁啟動和制動創(chuàng)造了條件,因而電動機的機械系統(tǒng)和電磁系統(tǒng)處于循環(huán)交變力的作用下,給機械結(jié)構(gòu)和絕緣結(jié)構(gòu)帶來疲勞和加速老化問題。
2、變頻器會產(chǎn)生高奇次諧波
其中主要以5次和7次對變頻器和電機影響比較大,通常在設(shè)計的時候為降低諧波的影響會增加電抗器,吸收電容等。也可以在變頻器輸出端增加濾波器。
介紹有源電力濾波器主電路的設(shè)計
1、新型功率開關(guān)器件的采用:
集成門極換向晶閘管(IGCT)在門極可關(guān)斷晶閘管(GTO)技術(shù)的基礎(chǔ)上,采用新技術(shù)集成了硬驅(qū)動門極驅(qū)動電路及反并聯(lián)二極管,使器件無須關(guān)斷吸收電路,可靠性更高,工作頻率更高,損耗更低,易于串聯(lián)工作,適于風冷,這些優(yōu)越性使得IGCT成為適應(yīng)大容量FACTS裝置的新型開關(guān)器件。
2、多重化技術(shù):
這是大幅度提高裝置容量的有效辦法,采用多個逆變橋通過變壓器組合使用,可成倍提高裝置容量。
采用多重化需注意考慮逆變橋交流側(cè)變壓器的連接方式和不同逆變橋間的移相角度等。
3、開關(guān)器件串聯(lián):
多個電力電子器件串聯(lián)使用組成一個開關(guān)模塊,這是實現(xiàn)大容量基本和常用的方法。
其主要問題是串聯(lián)器件上的均壓問題,需采用Snubber等均壓電路,同時也要留出一定的器件電壓冗余量。
實際生產(chǎn)中,GTO和IGBT都有成功串聯(lián)使用的例子,IGCT的出現(xiàn)使器件串聯(lián)使用技術(shù)變得更為成熟。