淺析功率單元的工作原理
變頻功率單元的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為交—直—交三相整流/單相逆變電路。
三相交流輸入信號(hào)經(jīng)三相不可控橋式整流電路整流后成為脈動(dòng)直流電,在經(jīng)濾波電容濾波為直流電壓送到單相橋式逆變電路中,逆變電路由4支IGBT組成,構(gòu)成H橋結(jié)構(gòu)。適當(dāng)控制四支IGBT的開(kāi)關(guān)次序,即可在每個(gè)單元的輸出得到0V、±Ud3個(gè)電壓電平(Ud為功率單元直流電壓的幅值)。將變頻器每相的8個(gè)功率單元(10KV系統(tǒng))依次串聯(lián)(A1單元的輸出u1連到A2單元的輸出u2,依次類(lèi)推,最后將A8、B8、C8三個(gè)單元三個(gè)單元的輸出u1連在一起作為變頻器的中點(diǎn)),即可在每相的輸出得到17個(gè)電壓電平。
功率單元額定電壓為690V 時(shí),直流母線電壓為960V 左右。逆變器由2 個(gè)耐壓為1700V 的IGBT 模塊組成H 橋式單相逆變電路,通過(guò)PWM 控制,u1 和u2 兩端得到高壓變頻的交流輸出,輸出電壓為單相交流0-690V。
逆變器輸出采用多電平移相式PWM 控制技術(shù)。同一相的功率單元輸出相同幅值和相位的基波電壓,但串聯(lián)各單元的載波之間互相錯(cuò)開(kāi)一定電角度,實(shí)現(xiàn)多電平PWM,輸出電壓非常接近正弦波。每個(gè)電平臺(tái)階只有單元直流母線電壓大小,du/dt 很小,使得電動(dòng)機(jī)絕緣不會(huì)受到影響。
功率單元與主控系統(tǒng)之間通過(guò)光纖進(jìn)行通信,以解決強(qiáng)弱電之間的隔離問(wèn)題和干擾問(wèn)題。功率單元采用模塊化結(jié)構(gòu),所有的功率單元可以互換,維修也比較方便。
功率單元采用較低的開(kāi)關(guān)頻率,以降低開(kāi)關(guān)損耗,且可以不用浪涌吸收電路,提高變頻器的功率。由于采取多電平移相式PWM,等效輸出開(kāi)關(guān)頻率很高,且輸出電平數(shù)增加,可大大改善輸出波形,降低輸出諧波,諧波引起的電動(dòng)機(jī)發(fā)熱、噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)都大大降低。所以這種變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)沒(méi)有特殊的要求,可用于普通的高壓電動(dòng)機(jī),也可以用于舊電動(dòng)機(jī),且不必降額使用。
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