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高压变频器通用技术条件探讨

高压变频器通用技术条件探讨

点击数:7231 次   录入时间:03-04 11:50:53   整理:http://www.55dianzi.com   变频器基础

考虑一般高压变频器采用的变压器特殊性(如整流绕组数量、谐波、配置选型等因素),一般变频系统配套的变压器容量选型,市场上一般采用与适配负载电机视在功率。这种选型与变频器系统的不同拓扑结构相关:特别对于技术相对成熟、市场占有率最高的单元串联式高压变频器,采用多重化移相整流变压器,采用多重化不控全桥整流技术保证电网侧的满载时的输入的综合功率因数大于0.95,变频器设备内部各个单元上大容量滤波电容为电机提供了工作所需的无功功率,从电网侧吸收的电流(即输入移相整流变压器的输入电流)主要为有功分量所需电流,网侧的输入电流(即输入移相整流变压器的输入电流)的无功分量仅为变压器的励磁分量,以及影响极其微小的谐波分量。相对输出负载电机的功率因数(一般0.6~0.9,典型值0.8左右),较低的视在功率,这种类型的高压变频器从电网吸收视在功率中的无功分量小。市场选型一般采用电机视在功率选择输入移相变压器容量,因此变频器适配电机满载工作时的变压器一般仅达到75%95%(变压器温升也应未达到标准温度),负载损耗较变压器满载、温升达标准值时的负载损耗达到以下要求:容量500kva以下的效率97%~98%,容量500kva1mva效率98%~98.5%,容量1mva效率98.5%以上。

一般变流器的损耗由三部分构成,即电子控制部分、整流部分和逆变部分。其中电子控制部分与负载大小关系不大,一般采用的不控整流部分与输出负载大小相关,输出逆变部分采用开关器件由导通损耗和开关损耗构成。由于高压大功率变频的功率流逆变部分一般选用较低导通电压的新一代芯片技术的开关管(如采用最新技术的1700vigbt额定电流下的导通电压vce一般为2.02.4v1200vigbt额定电流下的导通电压vce1.72.1v);整流部分的二极管在额定电流压降0.85~1.5v,一般厂家产品设计时这些器件的选型都会留出50%左右的裕度,因此高压变频器运行中的器件导通损耗不高(占功率器件损耗的约40%);且pwm开关频率一般较低,如功率单元串联式的高压变频器由于采用输出载波移相的控制技术,开关频率一般在6001500hz,较低压变频器的输出开关频率大大降低,开关损耗也相对降低(占功率器件损耗的约50%),其余的电容器、控制电路等电路器件的损耗约占总损耗的10%。在系统输入电压额定、设计选型器件均是在器件满载条件下估算,在输出额定电流时应留有一定裕度,变流器部分的损耗相对系统容量一般可控制在12%(总体设计上相对于较小容量,较大容量逆变系统的效率会越高)。

总的来讲,技术条件的“额定功率500kva以下高压变频器的效率不低于95%500kva1mva高压变频器的效率不低于96%1mva以上高压变频器的效率不低于97%。”这一标准要求是恰当且必要的:高压变频器作为节能降耗的重点节能设备产品,本身应该具有较高的设计效率,规范市场产品,保证电机系统的运行效率,为切实推进节能减排工作提供强有力的技术支持。

关于系统过载能力及起动特性和加速控制

众所周知,电机驱动系统的负载、电机、变频器作为一体,根据变频器容量、电机特性、负载机械特性(如转动惯量)的区别,变频器在起动、升速和停止、降速时所需的时间不同,过短的加减速时间可能会导致变频器在加速过程中过电流、在减速过程中过电压保护。而变频器作为电机的驱动系统,在工艺上可替代工频运行时用来调节的阀门、风门或液力耦合器等机械调节器,这些调节器在工艺调节的控制中,若升降速的时间长,调节时对外部扰动的控制能力变差,容易处于小幅不稳定状态中,控制效率较低,特别是工艺要求经常变化、或变化控制特性品质要求较高时,变频器允许的启动特性与急速过载能力要求问题特别突出。

《高压变频器通用技术条件》在“起动特性和加速控制”特别提出,“在正常工作条件下能连续正常起动。应具有软起动特性,可实现起动过程中输出电流不大于电机1.4倍额定电流的正常起动;起动时间可根据负载特性,由制造商与用户协商解决。”,标准对过载能力的要求为:“过载能力为130%额定负载电流,每10min允许持续时间60s,且实现反时限过负荷保护。”

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