高壓變頻器的工作原理

　　高壓變頻器是一種串聯(lián)疊加性高壓變頻器，即采用多臺(tái)單相三電平逆變器串聯(lián)連接，輸出可變頻變壓的高壓交流電。按照電機(jī)學(xué)的基本原理，電機(jī)的轉(zhuǎn)速滿足如下的關(guān)系式：n=(1一s)60f/p=n。×(1一s)(P：電機(jī)極對(duì)數(shù);f：電機(jī)運(yùn)行頻率;s:滑差)從式中看出，電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n。正比于電機(jī)的運(yùn)行頻率(n。=60fp)，由于滑差s一般情況下比較小(0-0.05)，電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速n約等于電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n。，所以調(diào)節(jié)了電機(jī)的供電頻率f，就能改變電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。電機(jī)的滑差s和負(fù)載有關(guān)，負(fù)載越大則滑差增加，所以電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速還會(huì)隨負(fù)載的增加而略有下降。

　　變頻器本身由變壓器柜、功率柜、控制柜三部分組成。三相高壓電經(jīng)高壓開關(guān)柜進(jìn)入，經(jīng)輸入降壓、移相給功率單元柜內(nèi)的功率單元供電，功率單元分為三組，一組為一相，每相的功率單元的輸出首尾相串。主控制柜中的控制單元通過光纖時(shí)對(duì)功率柜中的每一功率單元進(jìn)行整流、逆變控制與檢測(cè)，這樣根據(jù)實(shí)際需要通過操作界面進(jìn)行頻率的給定，控制單元把控制信息發(fā)送到功率單元進(jìn)行相應(yīng)得整流、逆變調(diào)整，輸出滿足負(fù)荷需求的電壓等級(jí)。

　　1移相式變壓器

　　移相變壓器的副邊繞組分為三組，構(gòu)成X脈沖整流方式;這種多極移相疊加的整流方式可以大大改善網(wǎng)側(cè)的電流波形，使負(fù)載下的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近1。另外，由于副邊繞組的獨(dú)立性，使每個(gè)功率單元的主回路相對(duì)獨(dú)立，這樣大大提高了可靠性。

　　2智能化功率單元

　　所有的功率模塊均為智能化設(shè)計(jì)具有強(qiáng)大的自診斷指導(dǎo)能力，一旦有故障發(fā)生時(shí)，功率模塊將故障信息迅速返回到主控單元中，主控單元及時(shí)將主要功率元件IGBT關(guān)斷，保護(hù)主電路;同時(shí)在中文人機(jī)界面上精確定位顯示故障位置、類別。在設(shè)計(jì)時(shí)已將一定功率范圍內(nèi)的單元模塊進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化考慮，以此保證了單元模塊在結(jié)構(gòu)、功能上的一致性。當(dāng)模塊出現(xiàn)故障時(shí)，在得到報(bào)警器報(bào)警通知后，可在幾分鐘內(nèi)更換同等功能的備用模塊，減少停機(jī)時(shí)間。

　　6kV電網(wǎng)電壓經(jīng)過副邊多重化的隔離變壓器降壓后給功率單元供電，功率單元為三相輸入，單相輸出的交直流PWM電壓源型逆變器結(jié)構(gòu)，相鄰功率單元的輸出端串聯(lián)起來，形成Y接結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)變壓變頻的高壓直接輸出，供給高壓電動(dòng)機(jī)。6kV電壓等級(jí)的高壓變頻器，每相由六個(gè)額定電壓為600V的功率單元串聯(lián)而成，輸出相電壓最高可達(dá)3464V，線電壓達(dá)6000V左右。改變每相功率單元的串聯(lián)個(gè)數(shù)或功率單元的輸出電壓等級(jí)，就可以實(shí)現(xiàn)不同電壓等級(jí)的高壓輸出。每個(gè)功率單元分別由輸入變壓器的一組副邊供電，功率單元之間及變壓器二次繞組之間相互絕緣。二次繞組采用延邊三角形接法，實(shí)現(xiàn)多重化，以達(dá)到降低輸入諧波電流的目的。6kV電壓等級(jí)的變頻器，給18個(gè)功率單元供電的18個(gè)二次繞組每三個(gè)一組，分為6個(gè)不同的相位組，互差10度電角度，形成36脈沖的整流電路結(jié)構(gòu)，輸入電流波形接近正弦波，這種等值裂相供電方式使總的諧波電流失真大為減少，變頻器輸入的功率因數(shù)可達(dá)到0.95以上。

　　3雙DSP控制系統(tǒng)

　　主控器的核心為雙DSP的CPU單元，使指令能在納秒級(jí)完成。這樣CPU單元可以很快的根據(jù)操作命令、給定信號(hào)及其它輸入信號(hào)，計(jì)算出控制信息及狀態(tài)信息，快速的完成對(duì)功率單元的監(jiān)控。

　　4GPRS遠(yuǎn)程監(jiān)控

　　通過FTU配網(wǎng)裝置，將采集到的'實(shí)際頻率'、'定子電壓'、'定子電流'、'壓力'以及系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)量和報(bào)警信息等等數(shù)據(jù)，利用GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到后臺(tái)服務(wù)器，后臺(tái)服務(wù)器可根據(jù)所收到的數(shù)據(jù)信息的分析結(jié)果作出相應(yīng)的處理操作，包括監(jiān)測(cè)工作狀態(tài)、系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)、電流、電壓的超標(biāo)報(bào)警，這樣就可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以確定安全情況和運(yùn)行情況。大幅提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、操作方式更加靈活、同時(shí)也減少了維護(hù)費(fèi)用。