中压变频器选型分析(二)

学术论文 2018-05-15 15:29:59
   这类中压变频器的输出电压为3电平,仅仅比低压变频器多了一个电平,所以其输出仍然会有很大dv/dt,从而产生过电压,需采用低通滤波器补偿,但仍容易损坏电机绝缘。由于IGCT的开关频率低,所以其输出电流有很大的谐波分量,增加了能耗,同时增加电机的脉动转矩和发热,降低了电机效率,容易将电机烧毁。这类中压变频器还有一个最大的弊端,就是只能输出3KV,不能直接输出6KV或10KV,如果需要输出6KV或10KV,需配输入降压变频器和输出升压变压器。很明显,这种中压变频器的技术含量较低,造价较低,体积庞大。 
  3.适合LNG接收站的6KV用电设备用的中压变频器 
   综上分析LNG接收站应选用单元三电平技术的中压变频器。采用了这种技术的6KV中压变频器,其输出电压的电平数量高达17个,其输出电压波形高度正弦化,远远优于其它型式的中压变频器。 
   下面,我们就对这种技术做详细说明。 
   前已述及,逆变管IGBT的耐压值一般只有3.3KV,所以如果要输出6KV或10KV,需要串联4组或5组IGBT分压。 
   如图2所示,中压变频器采用了4组功率单元串联,每个功率单元可以输出三电平: 
   第一电平:1-2-3-4导通 
   第二电平:2-3-4导通 
   第三电平:0电平(全关) 
   第二电平=第一电平/2 
   这样,不同相之间的功率单元就可以输出5个电平,见图3。  
   第一电平:1-2-3-4-5-6-7-8导通 
   第二电平:1-2-3-5-6-7-8导通 
   第三电平:1-2-3-5-6-7导通 
   第四电平:2-3-5-6-7导通 
   第五电平:全关(零电平) 
   施耐德电气3KV中压变频器是两组单元串联,可以输出9个电平(零电平公用,2×4+1=9)。 
   6KV中压变频器采用了4组功率单元,可输出4×4+1=17电平。 
   10KV中压变频器采用了5组功率单元,可输出5×4+1=21电平。 
   3KV中压变频器输出电压、电流实测波形见13b,可以看到电压波形的外延有矩形脉冲,这些脉冲的阶梯数量正好是9。 
   前已述及,输出电平数量越多,与正弦曲线的拟合度就越好。由于6KV中压变频器输出为17电平,10KV中压变频器为21电平,所以其输出电压波形已经无限逼近正弦波了。 
  4.结语 
   通过以上分析适合LNG接收站用的中压变频器要求:输入侧采用36脉冲整流,对中压电网几乎无谐波电流污染;输入侧功率因数可达0.96;含移相变压器在内,总有效率高达97%;逆变管采用IGBT,输出侧采用单元3电平技术,使得输出电压为17电平,从而使得输出电压波形为正弦波,从根本上消除了dv/dt,从而消除了过电压,输出距离不再受电机电缆长度的限制;输出电流是标准正弦波,无谐波分量。
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