1、主电路与功率器件的选择
在PWM电压型380V级变频器中,一般采用两电平电路。若用两电平电路实现1140V的输出势必要用昂贵的高压管或采用低压管串联结构,由于器件串联动态均压问题不易解决,应尽量避免。
其中主电路部分采用三电平电路或称中点箝位方式,它不但能输出较高电压,而且能降低输出谐波和电压变化率(dv/dt),良好的波形正是本设计的目的之一。功率开关器件选用西门子的双单元IGBT模块(1700V、200A),整流后由两组大电容器相串联组成滤波器,两组电容器的连接点即本电路的中心点。
2、载波频率的选择
提高载波频率对改善波形、降低噪声大有好处,可是载波频率提高,会使开关损耗增加,所以选择时必须权衡利弊,本设备中载波频率选为9.5KHZ,选择这个值时考虑到了输出端LC低通滤波器电感铁芯的重量因素。
3、对输入电压的稳定
输入电压经整流、滤波后得直流母线电压,以Uo表示,在此装有一个电压传感器,其输出电压Ut正比于母线电压Uo ,将Ut值送单片机处理,令Uo的额定值对应的Ut值为1,电网电压向上波动时,Ut>1,电网电压向下波动时Ut<1,CPU在计算PWM波的脉宽时要乘上因子1/Ut。这样就达到了稳定输入电压的目的。设备在油田的实际运行中,当电网侧电压波动+10%时,电机侧测不到电压的波动,说明Ut 补偿效果明显。
4、输出端为正弦波
电压型变频器输出的是三相SPWM波。这种波直接送给电动机,由于电机是感性负载,所以能获得近似的正弦驱动电流。在本设备中存在有几千米的电缆线,若把PWM波直接加在电缆输入端,由于长线效应电机侧会受到数倍于额定值的尖峰电压的冲击,电机很可能被烧坏。因此三相低通LC滤波器是必要的,在本设计中其截止频率约为载波频率的1/3。
5、电缆损耗的补偿
潜泵对V/F曲线并无特殊要求,频率降到30HZ以下已经不出油了,为了实现软启动,本设备把启动频率设在2HZ,50HZ对应1140V的额定输出,电缆补偿电压Vb设为100V,在实际应用中,Vb的大小还可调整。
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