江屯机工程47.新技术讲座。

　　中高压变频器概述冷增祥东南大学江苏南京2100183整流装置常用的整流器均采⑴品闸管相控整流屯路或极管整流电路，直流侧采用电容滤波，这使交流侧的电流呈尖峰性而非正弦波。大量使用由这些电路构成的装置己成为电力系统中的主要谐波源，且消耗大量的无功功率。为此，1此1均规记了谐波私准。，考应用较为普遍的5925我颁尔了；1丁145493，电能质量公用电网谐波国家标准。凡不符合上述标准的电力电子设备均不允许进出口。

　　对相控整流电路，当电压为正弦波电流为非正弦波时，其功率因数效值为总电流有效值和妁分别为基波电流有效值及其与电压的相角乾以=为坫波电流闪数；州为位移因数或基波功率因魏即这时功率因数是由电流波形畸变和基波电流相移两个因素决定的。1也可及不为电流的失真程度。

　　因中高压变频器都是大容量，更必须设法减少谐波对电网的影响，并提高功率因数。为此，目前采用的整流装置有如下几种形式。

　　3.1整流电路的般多重化次绕组分别采用星形和角胳构成相位互差如大小相等的两组电压，接到相互串联的两组整流桥。变压器1次绕组与两组次绕组的巾比为办肩7为该屯路输入电流波形7.的2是角形桥电流。波形阁71中虚线折兑到变压器次侧+1绕组中的电流；阁7的总屯流为阁7.1的31与7，的2之和忽略了换相过程和直流侧电流脉动。

　　对波形进行傅里叶分析，得知该电流中只含12左±1次谐波，为正整数。同样，对多相整流电路，可得结论以讲个相位相差73册的变压器次绕组分别供电的个相桥式整流电路可构成6饥相整流电路，其电网侧电流仅含6讲±1次谐波。例如册=253，4便分别为12相含12灸±18相含18±24相含24±1次谐波，且各次谐波的有效值与其次数成。位移因数则均巧于为触发延迟仇对1极管整流桥，91msa阁2中的输入整流器就是重连接电路，也称12脉波电路，可求得其=0.9886，77，=0.1522.1中的整流器是重连接，移推20构成18脉波电路，v=0.994 3.2整流屯路的特姊多重化种输入变压器与电力电子部件体化设计的电路拓朴。它利用特制的多绕组输入变压器与功率单元串联压相位互相错开。对电网而言形成多相负载，既能解决输出商电压叫。义能解决电网侧和货载侧的谐波问。例如，对5单元串联连接，变压器需有15个次绕组，分为5个不同的相位组，它们互差12，比较终形成30脉波的极管整流电路，理论上29次以下的谐波都可消除，27.变压器采用曲折连接，再配以抽头所分割段的匝比，可实现任意角度的相移。例如，3和4单元串联时，次绕组相位要互差±20±0和士30士15分别相当18脉波和24脉波格流，6中。

　　元串联则相差±25±15±5，相当于36脉波。力口上由于采用极管整流的电压型结构，电动机所需的无功功率可山滤波电容提供，所以功丰因数较，基本可保持在0.95以上。

　　这种多道化方案要特制变以器。制作较4杂，7件数量多。导电损耗人。

　　3.3整流电路整流器也用全拉型器件构成。采4逆变电路同样的101技术。8和1即为中相和相电甩型，1凤整流电路，通过对它的适当抒制，可使输入电流非常接近正弦波，且电流和电旧同相位，功韦因数近似为。交流侧电感以滤波和传递能量，直流侧电容起着滤除直流电压上开关纹波和平衡直流输入与输出能1的作。

　　流逆变状态下的相量忽略了交流侧回路电阻，中，分别为电网电动势乔式电路交流侧电压的基波分量电感上的压降和，界肘整流器从电网吸收的电流，为电源角频率。从相量看出，只要控制与电网电压瓜巨调节它的幅伯和相位，满足中的相量关系，1整流器就能实现单位功率因数的整流或逆变，从而可实现能量的双向传递。

　　⑶整流状态相壤⑷逆变状态相，阁界肘整流器也可采用电平电路，所。与电平，界厘逆变电路样，相电压有种电平，线电压有种电平。在相同的开关频率下，其输入电流谓波比电平电路要小得多。它不又可做到单位功率因数，且根据设计的功率定额富裕量，还可对连接在同线路上的其他负载的无功功率进行补偿。它同，可进有功功率无功功率双向传输，实现电动和能量反馈的象限传动，10化。

　　中压电机，功率传输容性无功功率通过传动控制无功功率感性无功功年此外，有的还可在交流输入加诮波滤波器功率因数补偿控制器。总之，通过各种措施，均可使交流侧THD；5，X0.95，述介绍的种格流器和逆变器中，除特制变压崎，化，厉厉和厉，的组合，即使同种组合也可有不同的接线方案。例2也构成电路。

　　4拧制方式根据运动从枰式心厂为负载转矩，002为运动系统的转动惯量可知，控制电动机电磁转矩便能控制转速的变化4，而电动机的转矩抑为电机结构决定的转矩系数，为转于电流祈算值，2为转子功率因数与磁通成比，因此1.制转矩的关键是对磁通进行控制，中高压变频调速与低压变频调速样，有如下几种拧制方式。

　　4.1V尸协调控制交流电动机的感应电动势4.44咐也为绕组有效匝数，忽略定子绕组的阻抗，定子电压，若保持电机的端电报不变，则电机中的，将增大。由于电机设计时的磁通选为接近饱和值。0的增大将导致电机铁心饱和。造成电机中流过很大的励磁电流，增加铜耗和铁耗而3供电频率增加，电机出现欠励磁时，将会引起电机输出转矩的下降。因此在改变电机变频，协调控制可近似保持稳态磁通恒定，方法简龟。，娜，舰，异，杉记子电阻压降所比重枘加。不能认为这时7协调控制己不能保持3恒定。

　　由于17协调控制是依据稳态关系得出的，因而动态性能较差。如欲改善7协调控制的性能，需对磁通进行闭环抟制。

　　4.2矢量控制直流电动机具有优良的调速和启动性能，这是因为7心3励磁绕组和电枢绕组各自独立，空间位置互差90.闪而和电枢电流1产生的磁通正交。如忽略电枢反应，它们4不影响两绕组又分别由不同电源供电，在1恒定时，只要控制电枢电流或电枢电压便可控制转矩。而异步电动机只有定子绕组与电源相接，定子电流中包含励磁电流分量和转子电流分量，两存混在起称为耦合。电磁转矩并不4定子电流成比例。矢量拧制的思路就是仿照直流电动机的控制原理，将交流电机的动态数学方程式进行坐标变换，包括相至相的变换32和静止坐标与旋转坐标的变换。从而将定子电流分解成励磁分1和转矩分量解耦。它们可以根据4测定的电动机定子电压电流的实际值经计算求得，然后分别与设定伉起构成闭环抟制。经过调节器的作用。再经过，标反变换。变成定子电压的设定怕，实现对逆变器的1控制。

　　矢量控制可获得与直流电动机相媲美的优异控制性能。

　　4.3乜接转矩控制立接转矩控制也是分别控制异步电动机的转矩不口磁塍，是它选择定子磁铺作为被控制的磁链，而不像矢量控制那样选择了转子磁链，因此可直接在定子坐标⑶算与控制交流电动机的，即通过实时检测磁通幅值和转矩值，分别与给定值比较，由磁通和转矩调节器直接输出，共同控制，界肘逆变器的空间电压矢量。它不需要分开的电压控制和频率控制，也不追求肀相电压的正弦。而足将逆变器和电机视为整休，以相波形总体生成为前提，使磁通转矩跟踪给定值。

　　磁链逼近圆形旋转磁场。

　　直接转矩控制不需要叱标变换，也不受转子参数变化的影响，控制器结构简取而仍具有良好的静动态性能。

　　4.4无速度传感器矢砧拧制高性能的调速系统均采用转速闭环，何速度传感器的安装维护及低速忭能等方面的问给系统带来麻烦，甚至影响系统的可靠性。因而无速度传感器控制越农越受到关注和欢迎。叫是从切测得的记子电压定子电流中如何计算出与速度有关的量。目前常用的方法有利用电机的基本方程式稳态或动态导出速度的方程式进行计算；根据模型参考自适应的理论，选择合适的参考模型和可调整模型，利用自适应算法辩识出速度；利用电机的齿谐波电势计算速度，或计算转差频率进1偿等上述4种控制方式，协调控制是转速开环控制，控制电路简取是使用较多的种控制方式，常用于速度精度耍求不十分严格或；载变动较小的场合后种则用于高性能的通用变频器。通常有种系统形式即有速度传感器的矢量控制无速度传感器的矢量控制和无速度传感器的直接转矩控制。其中第种控制精没岛且动态性能好，似变频器系统复杂。价格较贵；后种则控制精度和性能稍逊，但变频器系统较简单，价格较便宜。

　　此外，还有些简化或改进的控制方式，如矢量演算的以控制直接矢量控制其磁通由测算而不是，算得化等4.5产品览兹将国外有代性的中高压变频器列于2，它们各有千秋，可以说，目前还处于百花齐放的阶段。国内如北京凯奇新技术公司北京利生华福技术有限公司推出的产基木以1；为功率器件，采用单元串联多电平方案。

　　公司型号系列规格系统逆变器，整流器控制方式结构功率器件型式电路直接串联极管整流器，灿整流器无速度传感器直接矢量控制矢量控制12脉波极管整流024脉波极管整流可选蚪整流称有源前端可选矢量控制电平12脉波极管整流24脉波极管整流可选直接转矩控制肘整流器多相极管整流无速度传感器矢量控制简易型可达330出单元串联多电平矢量控制，无速度传感器矢量控制多重化K协调控制有矢量运算的控制，有速度传感的矢量控制可选合以荣。冷培咩。电力中。技术础叫。南心4；卣大7出，丧社。

　　冷增祥。1高压变频调速电源。全国电源技术年会论文集，韩安荣。通用变频器及其应用第2版肘。北京机械工业出版2000.

　　刘锡栅。采用新型器件1尤的大容量变频调速系统。ilagait2OOa47l3.