江屯機工程47.新技術講座。

　　中高壓變頻器概述冷增祥東南大學江蘇南京2100183整流裝置常用的整流器均采⑴品閘管相控整流屯路或極管整流電路，直流側采用電容濾波，這使交流側的電流呈尖峰性而非正弦波。大量使用由這些電路構成的裝置己成為電力系統中的主要諧波源，且消耗大量的無功功率。為此，1此1均規記了諧波私準。，考應用較為普遍的5925我頒爾了；1丁145493，電能質量公用電網諧波國家標準。凡不符合上述標準的電力電子設備均不允許進出口。

　　對相控整流電路，當電壓為正弦波電流為非正弦波時，其功率因數效值為總電流有效值和妁分別為基波電流有效值及其與電壓的相角乾以=為坫波電流閃數；州為位移因數或基波功率因魏即這時功率因數是由電流波形畸變和基波電流相移兩個因素決定的。1也可及不為電流的失真程度。

　　因中高壓變頻器都是大容量，更必須設法減少諧波對電網的影響，并提高功率因數。為此，目前采用的整流裝置有如下幾種形式。

　　3.1整流電路的般多重化次繞組分別采用星形和角胳構成相位互差如大小相等的兩組電壓，接到相互串聯的兩組整流橋。變壓器1次繞組與兩組次繞組的巾比為辦肩7為該屯路輸入電流波形7.的2是角形橋電流。波形閣71中虛線折兌到變壓器次側+1繞組中的電流；閣7的總屯流為閣7.1的31與7，的2之和忽略了換相過程和直流側電流脈動。

　　對波形進行傅里葉分析，得知該電流中只含12左±1次諧波，為正整數。同樣，對多相整流電路，可得結論以講個相位相差73冊的變壓器次繞組分別供電的個相橋式整流電路可構成6饑相整流電路，其電網側電流僅含6講±1次諧波。例如冊=253，4便分別為12相含12灸±18相含18±24相含24±1次諧波，且各次諧波的有效值與其次數成。位移因數則均巧于為觸發延遲仇對1極管整流橋，91msa閣2中的輸入整流器就是重連接電路，也稱12脈波電路，可求得其=0.9886，77，=0.1522.1中的整流器是重連接，移推20構成18脈波電路，v=0.994 3.2整流屯路的特姊多重化種輸入變壓器與電力電子部件體化設計的電路拓樸。它利用特制的多繞組輸入變壓器與功率單元串聯壓相位互相錯開。對電網而言形成多相負載，既能解決輸出商電壓叫。義能解決電網側和貨載側的諧波問。例如，對5單元串聯連接，變壓器需有15個次繞組，分為5個不同的相位組，它們互差12，最終形成30脈波的極管整流電路，理論上29次以下的諧波都可消除，27.變壓器采用曲折連接，再配以抽頭所分割段的匝比，可實現任意角度的相移。例如，3和4單元串聯時，次繞組相位要互差±20±0和士30士15分別相當18脈波和24脈波格流，6中。

　　元串聯則相差±25±15±5，相當于36脈波。力口上由于采用極管整流的電壓型結構，電動機所需的無功功率可山濾波電容提供，所以功豐因數較，基本可保持在0.95以上。

　　這種多道化方案要特制變以器。制作較4雜，7件數量多。導電損耗人。

　　3.3整流電路整流器也用全拉型器件構成。采4逆變電路同樣的101技術。8和1即為中相和相電甩型，1鳳整流電路，通過對它的適當抒制，可使輸入電流非常接近正弦波，且電流和電舊同相位，功韋因數近似為。交流側電感以濾波和傳遞能量，直流側電容起著濾除直流電壓上開關紋波和平衡直流輸入與輸出能1的作。

　　流逆變狀態下的相量忽略了交流側回路電阻，中，分別為電網電動勢喬式電路交流側電壓的基波分量電感上的壓降和，界肘整流器從電網吸收的電流，為電源角頻率。從相量看出，只要控制與電網電壓瓜巨調節它的幅伯和相位，滿足中的相量關系，1整流器就能實現單位功率因數的整流或逆變，從而可實現能量的雙向傳遞。

　　⑶整流狀態相壤⑷逆變狀態相，閣界肘整流器也可采用電平電路，所。與電平，界厘逆變電路樣，相電壓有種電平，線電壓有種電平。在相同的開關頻率下，其輸入電流謂波比電平電路要小得多。它不又可做到單位功率因數，且根據設計的功率定額富裕量，還可對連接在同線路上的其他負載的無功功率進行補償。它同，可進有功功率無功功率雙向傳輸，實現電動和能量反饋的象限傳動，10化。

　　中壓電機，功率傳輸容性無功功率通過傳動控制無功功率感性無功功年此外，有的還可在交流輸入加誚波濾波器功率因數補償控制器。總之，通過各種措施，均可使交流側THD；5，X0.95，述介紹的種格流器和逆變器中，除特制變壓崎，化，厲厲和厲，的組合，即使同種組合也可有不同的接線方案。例2也構成電路。

　　4擰制方式根據運動從枰式心廠為負載轉矩，002為運動系統的轉動慣量可知，控制電動機電磁轉矩便能控制轉速的變化4，而電動機的轉矩抑為電機結構決定的轉矩系數，為轉于電流祈算值，2為轉子功率因數與磁通成比，因此1.制轉矩的關鍵是對磁通進行控制，中高壓變頻調速與低壓變頻調速樣，有如下幾種擰制方式。

　　4.1V尸協調控制交流電動機的感應電動勢4.44咐也為繞組有效匝數，忽略定子繞組的阻抗，定子電壓，若保持電機的端電報不變，則電機中的，將增大。由于電機設計時的磁通選為接近飽和值。0的增大將導致電機鐵心飽和。造成電機中流過很大的勵磁電流，增加銅耗和鐵耗而3供電頻率增加，電機出現欠勵磁時，將會引起電機輸出轉矩的下降。因此在改變電機變頻，協調控制可近似保持穩態磁通恒定，方法簡龜。，娜，艦，異，杉記子電阻壓降所比重枘加。不能認為這時7協調控制己不能保持3恒定。

　　由于17協調控制是依據穩態關系得出的，因而動態性能較差。如欲改善7協調控制的性能，需對磁通進行閉環摶制。

　　4.2矢量控制直流電動機具有優良的調速和啟動性能，這是因為7心3勵磁繞組和電樞繞組各自獨立，空間位置互差90.閃而和電樞電流1產生的磁通正交。如忽略電樞反應，它們4不影響兩繞組又分別由不同電源供電，在1恒定時，只要控制電樞電流或電樞電壓便可控制轉矩。而異步電動機只有定子繞組與電源相接，定子電流中包含勵磁電流分量和轉子電流分量，兩存混在起稱為耦合。電磁轉矩并不4定子電流成比例。矢量擰制的思路就是仿照直流電動機的控制原理，將交流電機的動態數學方程式進行坐標變換，包括相至相的變換32和靜止坐標與旋轉坐標的變換。從而將定子電流分解成勵磁分1和轉矩分量解耦。它們可以根據4測定的電動機定子電壓電流的實際值經計算求得，然后分別與設定伉起構成閉環摶制。經過調節器的作用。再經過，標反變換。變成定子電壓的設定怕，實現對逆變器的1控制。

　　矢量控制可獲得與直流電動機相媲美的優異控制性能。

　　4.3乜接轉矩控制立接轉矩控制也是分別控制異步電動機的轉矩不口磁塍，是它選擇定子磁鋪作為被控制的磁鏈，而不像矢量控制那樣選擇了轉子磁鏈，因此可直接在定子坐標⑶算與控制交流電動機的，即通過實時檢測磁通幅值和轉矩值，分別與給定值比較，由磁通和轉矩調節器直接輸出，共同控制，界肘逆變器的空間電壓矢量。它不需要分開的電壓控制和頻率控制，也不追求肀相電壓的正弦。而足將逆變器和電機視為整休，以相波形總體生成為前提，使磁通轉矩跟蹤給定值。

　　磁鏈逼近圓形旋轉磁場。

　　直接轉矩控制不需要叱標變換，也不受轉子參數變化的影響，控制器結構簡取而仍具有良好的靜動態性能。

　　4.4無速度傳感器矢砧擰制高性能的調速系統均采用轉速閉環，何速度傳感器的安裝維護及低速忭能等方面的問給系統帶來麻煩，甚至影響系統的可靠性。因而無速度傳感器控制越農越受到關注和歡迎。叫是從切測得的記子電壓定子電流中如何計算出與速度有關的量。目前常用的方法有利用電機的基本方程式穩態或動態導出速度的方程式進行計算；根據模型參考自適應的理論，選擇合適的參考模型和可調整模型，利用自適應算法辯識出速度；利用電機的齒諧波電勢計算速度，或計算轉差頻率進1償等上述4種控制方式，協調控制是轉速開環控制，控制電路簡取是使用較多的種控制方式，常用于速度精度耍求不十分嚴格或；載變動較小的場合后種則用于高性能的通用變頻器。通常有種系統形式即有速度傳感器的矢量控制無速度傳感器的矢量控制和無速度傳感器的直接轉矩控制。其中第種控制精沒島且動態性能好，似變頻器系統復雜。價格較貴；后種則控制精度和性能稍遜，但變頻器系統較簡單，價格較便宜。

　　此外，還有些簡化或改進的控制方式，如矢量演算的以控制直接矢量控制其磁通由測算而不是，算得化等4.5產品覽茲將國外有代性的中高壓變頻器列于2，它們各有千秋，可以說，目前還處于百花齊放的階段。國內如北京凱奇新技術公司北京利生華福技術有限公司推出的產基木以1；為功率器件，采用單元串聯多電平方案。

　　公司型號系列規格系統逆變器，整流器控制方式結構功率器件型式電路直接串聯極管整流器，燦整流器無速度傳感器直接矢量控制矢量控制12脈波極管整流024脈波極管整流可選蚪整流稱有源前端可選矢量控制電平12脈波極管整流24脈波極管整流可選直接轉矩控制肘整流器多相極管整流無速度傳感器矢量控制簡易型可達330出單元串聯多電平矢量控制，無速度傳感器矢量控制多重化K協調控制有矢量運算的控制，有速度傳感的矢量控制可選合以榮。冷培咩。電力中。技術礎叫。南心4；卣大7出，喪社。

　　冷增祥。1高壓變頻調速電源。全國電源技術年會論文集，韓安榮。通用變頻器及其應用第2版肘。北京機械工業出版2000.

　　劉錫柵。采用新型器件1尤的大容量變頻調速系統。ilagait2OOa47l3.