| 该变频器优点：采用多重化PWM方式控制，输出电压波形接近正弦波； 整流电路的多重化，脉冲数多达30或36，功率因数高，输入谐波小； 模块化设计，结构紧凑，维护方便，增强了产品的互换性；直接高压输出，无需输出变压器。；极低的dv/dt输出，无需任何形式的滤波器；采用光纤通讯技术，提高了产品的抗干扰能力和可靠性。
该变频器的缺点：变压器内部环流大，发热量高，变压器效率低，在低于额定负载时，谐波增加很快，这时电机抖动及发热较大，噪声也较高。
图四 10KV变频主电路结构
Fig. 4 10KV invertermain circuit structure
 图五 功率单元结构
Fig. 5 power unit structure
图六 10KV变频器拓扑结构
Fig. 6 10KV convertertopology
3整流电路[2]目前高压变频器的整流电路主要有三种，一种是普通的晶闸管相控整流电路或二极管整流电路，第二种是多重化整流电路，第三种是PWM整流电路。
多重化整流电路在采用相同器件时可以达到更大的功率，更重要的是它可以减少交流侧输入电流的谐波并且能提高功率因数，从而减小对供电网络的干扰。但是由于功率器件的单相导电性，整流器能量不能反向流动，使得变频器无法四象限运行。
PWM整流器是用全控型器件构成，采用与逆变电路同样的脉宽调制技术。通过对它的适当控制，可以使输入电流近似为正弦波，且电流和电压同相位，功率因数近似为1，并且可以实现能量的双向流动。PWM整流器也可采用三电平电路，在相同的开关频率下，其输入电流谐波比二电平电路要小得多。它不仅可做到单位功率因数，它同时可以进行有功功率和无功功率的双向传输，实现电动和能量反馈的四象限传动。
4高压变频器的控制策略[1,3]高压变频调速同低压变频调速一样，有下列几种控制方式：
4.1基于电动机稳态模型4.1.1开环恒压频比（V/F=常数）控制在各种PWM调制技术的基础上，在改变电机的频率，对电机的电压或电势同时进行控制，即实现变压变频（VVVF）。V/f协调控制可近似保持稳态磁通恒定，方法简单，可进行电机的开环速度控制。主要问题是低速性能较差。因为低速时，异步电动机定子电阻压降所占比重增加，已不能忽略，不能认为U≈E，这时V/f协调控制已不能保持φ恒定。由于V/f协调控制是依据稳态关系得出，因而动态性能较差。如欲改善V/f协调控制的性能，需对磁通进行闭环控制。
4.1.2转速闭环转差频率控制转差频率控制是从异步电动机稳态等效电路和转矩公式出发的，因此保持磁通恒定只在稳态情况下成立。一般说来，它只适用于转速变化缓慢的场合，而在要求电动机转做出快速响应的动态过程中，转矩控制性能差。
4.2基于电动机动态模型4.2.1矢量控制矢量控制技术以经过3/2坐标变换的电机的动态模型为基础，利用坐标旋转变换技术实现了定子电流励磁分量与转矩分量的解藕，使得交流电机在理论上能像直流电机一样分别对励磁分量与转矩分量进行独立控制，采用这样的双闭环调速系统使其获得像直流电机一样良好的动态性能。但是，矢量控制需要确定转子磁链的具体位置，同时为了使电机工作在合理的工作状态下，磁链幅值也必须加以控制。而磁链一般不直接检测，因此在矢量控制系统中用电机参数计算出磁链的位置角或利用磁链观测器观测磁链。这些方法都与电机参数有关，而在电机运行过程中，电机参数会随着环境温度和励磁条件的变化，在一定范围变动。这将严重影响控制系统的动态性能，甚至导致系统不稳定。为了解决这类问题，国内外学者应用现代控制理论，如模型参考自适应控制、卡尔曼滤波等，对电机参数(定、转子电阻、转动惯量等)进行动态辨识。
4.2.2直接转矩控制直接转矩控制也是分别控制异步电动机的转矩和磁链，只是它选择定子磁链作为被控制的对象，而不像矢量控制系统那样选择了转子磁链，因此可以直接在定子坐标上计算与控制交流电动机的转矩。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，共同形成PWM逆变器的空间电压矢量，实现对磁链和转矩的直接闭环控制。它不需要分开的电压控制和频率控制，也不追求单相电压的正弦，而是把逆变器和电机视为整体，以三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坐标变换，也不受转子参数变化的影响，控制器结构简单，而仍具有良好的静、动态性能。
4.2.3无速度传感器控制无传感器矢量控制技术是在上述矢量控制方案的基础上利用电机定子边较易测得的电量(电压或电流)推算出电机的转速和磁通，进而实现对转速的控制。无速度传感器的控制系统无需检测硬件，免去了速度传感器带来的种种麻烦，提高了系统的可靠性，降低了系统的成本；另一方面，使得系统的体积小、重量轻，而且减少了电机与控制器的连线，使得采用无速度传感器的异步电机的调速系统在工程中的应用更加广泛。无传感器矢量控制系统的核心问题是对转子的转速进行估计，系统性能的好坏取决于速度辨识的精度和转速辨识的范围。目前的速度估算方法有动态速度估算法、PI自适应控制器法、模型参考自适应法、扩展卡尔曼滤波法、神经网络法等。
5结束语高压大功率变频器及其相关衍生产品是电力电子行业中尚未最后成功地解决的一个难题，也是近年来全世界范围内该行业竞相关注的热点。它不仅涉及大功率交流电动机的各类负载的调速和节能，而且也与其它一些关系国计民生的重点行业的技术发展与进步息息相关，所以要加速对高压变频器的主电路拓扑结构和控制技术的研发、创新，开发具有自主知识产权的高性能高压变频器，以不断的推动我国高压变频器的技术发展。
参考文献:
[1] 张皓，续明进，杨梅．高压大功率交流变频调速技术[M]，北京：机械工业出版社，2006.7.
[2] 王兆安，黄俊．电力电子技术[M]，北京：机械工业出版社，2004.
[3] 陈伯时．电力拖动自动控制系统[M]，北京：机械工业出版社，1997.4.
2/2 首页 上一页 1 2 |
