设计中采用二极管不可控整流电路结构,所以变频器对浪涌电压的承受能力较强。雷击或开关操作引起的浪涌电压可以经过变压器产生浪涌电流,经过功率单元的整流二极管给滤波电容充电,滤波电容足以吸收进入到单元内的浪涌能量。
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A6kv三相B输入
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移相变压器380V抽头
图5.3 多重化设计的移相变压器
3、移相SPWM输出技术
逆变器输出采用多电平移相式SPWM技术,同一组功率单元输出相同幅值和相位的基波电压,但串联各单元的载波之间互相错开120º电角度,实现多电平移相SPWM,输出电压非常接近正弦波,输出波形如图5.4所示。功率单元采用较低的开关频率,以降低开关损耗,并且无需浪涌吸收电路,提高变频器效率。设计采用多电平移相式SPWM,等效于输出开关频率很高,且输出电平数增加,可大大改善输出波形,降低输出谐波,输出电压谐波含量低于3%。同时,谐波引起的电动机发热、噪声和转矩脉动也大大降低。对脉动电压波来讲,当输出电缆长度超过临界值时,运行波反射引起的过电压会造成电动机的绝缘损坏。由于该系列高压变频器的输出du/dt较低,每个电平台阶只有单元直流母线电压大小,运行中不会对电动机的绝缘构成威胁,所以对变频输出与电动机之间的电缆长度没有特殊限制。
相电流输出波形
图5.4高压变频器线电压和相电流输出波形
4、接口与通讯
功率单元与主控系统之间通过光纤进行通讯,低压部分和高压部分完全可靠隔离,系统具有极高的安全性,同时具有很强的抗电磁干扰性能。功率单元采用模块化结构,所有的功率单元可以互换,以便于维修,每个单元有3个输入、2个输出电气连接端和四组光纤插头与控制系统连接。
高压变频器采用功率单元自动旁路技术,这样即使在个别功率单元损坏的情况下
,也能降额继续运行,或采用冗余功率单元设计方案使变频器满载继续运行。
5、控制器
控制器核心由高压变频数字引擎和光纤通讯接口组成。移相SPWM技术可以保证电机在各种频率下都能达到最优的运行性能。全中文视窗监控和操作界面使操作更加方便、可靠。工业标准接口可以实现远程监控和网络化控制。该系列高压变频器彻底摒弃了可靠性较差的工控机,其运行可靠性大大提高。
控制器包括一台内置的PLC,用于柜体内开关信号的逻辑处理,以及与现场各种操作信号和状态信号的协调,增强了系统使用的灵活性。
六、 硬件组成及特点
1、WLdrive-HV高压IGBT变频器硬件配置
卧龙高压变频器采用单元串联多电平技术,属于高-高电压源型变频器。变频器主要由旁路柜、变压器柜、功率柜和控制柜组成,其中控制柜是嵌入在变压器柜的右门板内,主控制器安装在功率柜的右侧(控制柜的上方)。
图6.1 卧龙高压变频器外形图
2、旁路柜
旁路柜有手动旁路柜和自动旁路柜两种;手动旁路柜由变频器输入隔离开关、输出隔离开关、旁路隔离开关、输入电压传感器、输入电流互感器、输入输出电流霍尔传感器组成;自动旁路柜由变频器输入真空接触器、输出真空接触器、旁路真空接触器、输入电压传感器、输入电流互感器、输入输出电流霍尔传感器组成。
手动旁路柜门上有有功功率表、高压带电显示器和柜体内照明用的旋钮开关,用户可随时观察到高压带电显示状况和监控到功率变化信息(如图6.3所示)。手动旁路柜必须按照柜门上的电路操作,若变频运行,则在主回路高压上电前将K3刀闸断开,K2、K1刀闸合上;工频运行时在主回路高压上电前将K2、K1刀闸断开,K3刀闸合上。
自动旁路柜门上有有功功率表、高压带电显示器和控制柜体内照明用的旋钮开关,还有变频/工频操作按钮和指示灯(如图6.4所示)。操作时必须根据柜门上的电路示意图进行正确的工变频切换(如图
6.5
所示)。
1) 若变频运行则在接通高压电源之前依次按下K2合、K1合,K2合、K1合指示灯亮; 2) 若工频运行则在接通高压电源之前,断开K2、K1,K2分、K1分指示灯亮后按K3合,
K3合指示灯亮为有效;