现代电力电子技术第六讲.

现代电力电子技术第六讲电力电子技术应用（一）应用于电气传动----各类变频器6.1电压等级的划分和调速传动的分类1、电压等级的划分输电系统的电压等级：国际上，对于交流输电系统有如下等级：超高压（EHV---extrahighvoltage）：330---750（765）KV高压（HV---highvoltage）：10KV以上（35---220KV）中压：1KV—10KV低压：1KV以下直流输电系统：高压直流输电（HVDC----highvoltagedirectcurrent）：±500KV我国输电电压：高压电网：110KV和220KV超高压：330KV、500KV、750KV特高压：1000KV交流、±800KV直流现有输电线路电压等级：我国大部分：500/220/110/35/10/0.38KV西北电网：750/330/110/35/10/0.38KV和220/110/35/10/0.38KV电气传动的电压等级：高压：10KV以上；中压：1KV—10KV低压：1KV以下我国称1KV—10KV变频器为高压，国外叫中压变频器现状：国内：200KW以上电动机一律用中压，以限制电动机直接起动时的母线压降，400V以上只有10KV和正在淘汰的6KV，以减小线损国外：电压电动机（400V和690V）功率扩展至1000KW，中压电动机的电压等级随功率增加而升高，除特大功率外，不用10KV专家建议：供电和用电的电压等级分开，区别对待。中压变频器配输入变压器，一次侧接10KV，二次侧根据功率大小选变频器和电动机的电压等级。采用变频调速后，起动电流小，低压电动机功率可扩展至800----1000KW，500KW以下用400V，500KW以上用690V。功率在800KW----1000KW场合宜用6KV或3KV，尽量避免使用10KV变频器2、调速传动的分类按应用领域分为四大类：①通用机械的节能调速风机、泵、压缩机械等类机械，量大、面广、用电量约占全国总发电量的1/3，其调速主要用于节能。②工艺调速由于机械设备的工艺需要，要求驱动电动机调速运行。③牵引调速各种电动车辆及船舶等运输机械的电驱动系统④特殊调速高速系统、调速范围极宽的调速系统6.2低压变频器1、变频器主电路结构交直交变频器：用量大，目前异步电动机变频调速都采用交交变频器：主要用于大型同步电动机调速直流环节：电压源型：采用大电容滤波，直流电压平稳电流源型：采用大电感滤波，直流电流平稳①电压型变频器主电路结构整流不可控，采用二极管整流，逆变采用PWM逆变器。回馈的能量只能由电容承担，无法回馈至交流侧。中间增加了泵升电压限制电路，靠电阻消耗负载回馈的能量。应用于对电动机制动时间有一定要求的调速系统。采用可控整流器实现再生能量的回馈。整流电路采用可控整流电路。双PWM变频器。可实现能量的双向流动，电动机四象限运行。②电流型变频器主电路电流方向不变，整流电压方向可变，易实现能量回馈。③电压型变频器和电流型变频器的比较电压型：属于恒压源，电压控制响应速度慢，适于多台电动机同步运行。整流器逆变器电流型：属于电流源，对负载电流变化的反应迟缓，适于单台电机传动。可以满足快速起制动和可逆运行的要求。具有四象限运行能力，无需额外电路（电压型变频器必须在电网侧附加一个有源逆变器）。需要连接一个最小负载才能正常运行。④交交变频器2、变频器输入输出问题使用变频器会产生如下问题：①产生高次谐波，对交流电源造成干扰。②功率因数降低③引起无线电干扰、噪声、振动等解决办法：①加无线电干扰抑制器。②加进线电抗器。当电源容量大（即电源阻抗小）时，变频器会使输入电流的高次谐波增大，使整流二极管或电解电容器的损耗增大而发生故障。为了减小干扰，电源容量在500KVA以上且是变频器容量的10倍以上，应加输入电抗器。进线电抗器同时具有抑制三相电源电压不平衡的作用。③直流滤波电抗器。主要用于校正功率因数，使其达到0.9---0.95.④输出电抗器。变频器输出的谐波增加了电动机的振动和噪声，输出电抗器可降低噪声。6.3中压变频器1、三电平逆变器（电压型中点钳位三电平逆变器）2、电容钳位三电平逆变器3、H桥级联变频器三电平逆变器（电压型中点钳位三电平逆变器）OC1C2UdABCND01T12D12D04T41D41T11D11T42D42D05T52D52D02T21D21T51D51T22D22D03T32D32D06T61D61T31D31T62D62iAiCiB三电平逆变电路输出电压波形uAOUd/20-Ud/2ωtuBOUd/20-Ud/2ωtuCOUd/20-Ud/2ωtuAB0ωt电容钳位三电平逆变器Ud0Cd1Cd2ABCCACBCCT11D11T12D12T42D42T41D41T31D31T32D32T62D62T61D61T51D51T52D52T22D22T21D21级联型逆变电路原理图690V690V690V690V690V690V690V690V690V690V690V690V690V690V690V3450V相电压VW6000V线电压(a)变压器副边接法功能单元A1功能单元A3功能单元C5功能单元A5功能单元C4功能单元B4功能单元A4功能单元C3功能单元B3功能单元B5功能单元C2功能单元B2功能单元A2功能单元C1功能单元B1超前24º超前24º超前12º超前12º超前12º无相移无相移无相移滞后12º滞后12º滞后12º滞后24º滞后24º滞后24ºM3~6kV电动机(b)单元电路VT2VT4VT1VT3(c)级联式七电平逆变电路原理图U3U2U1UAoVT3VD3VT1VD1VT4VD4VT2VD2(a)电路原理图级联式七电平逆变电路波形图Ud-UdUdUd3Ud-Ud-Ud-3UdU1U2U3UAo0000ωtωtωtωt(b)输出电压波形二极管和电容钳位式电路由于存在均压问题，在无功调节中应用较好。而级联型逆变电路适合于交流电动机的变频调速。