高压变频器

发布时间:2009-09-22 来源:扬子工具集团 浏览次数:46150


图17 高速时空间电压矢量合成
定义电压利用率m 为输出线电压峰值与直流母线电压比值
d
m
E
m U
2
3 = ( 0.5 < m < 1)
所以ri m d V U 3mE
2
= 3 =
ρ

当m=1时,合成空间矢量幅值达到最大值,为3Ed,输出相电压峰值为
2 3 d E ,输出线电压峰值为d 2E 。
作FE平行OD,在ΔOFE中, 用正弦定律可得:
sin sin1500 sin(300 )
ri
ri
ri
FE V OF
θ −θ
= =
→ ρ →
则d ri FE = 2 3mE sinθ

2 3 sin(300 )
d ri OF = mE −θ


FE 是2 V
ρ
(PCN)在T 时间间隔内作用2 T 时间段形成的, d V 3E 2 =
ρ
所以d E
T
V T
T
FE T 2 3
2
= 2 =
→ ρ
可解得2 V
ρ
的作用时间ri T 2mT sinθ 2 =

OF 是1 V
ρ
(PNN)与3 V
ρ
(CNN 或PCC)和零矢量共同作用的结果。
d V 2E 1 =
ρ
, d V = E 3
ρ
当3 OF V
ρ
<

即2 3 sin(300 − ) < 1 ri m θ 时,

OF 可以由3 V
ρ
(选PCC)与零矢量合成,即
d E
T
V T
T
OF T 3
3
= 3 =
→ ρ
,解得3 V
ρ
矢量作用时间2 3 sin(300 )
3 ri T = mT −θ
零矢量(选CCC)作用时间[1 2 sin(600 )]
0 2 3 ri T = T −T − T = T − m −θ
当3 OF V
ρ
>

即2 3 sin(300 − ) > 1 ri m θ 时,

OF 可由1 V
ρ
与零矢量合成,也可由1 V
ρ
与3 V
ρ
合成,但相比之下,后者的开关次数更
少,所以选择1 V
ρ
与3 V
ρ
合成。
d d E
T
T
E
T
V T
T
T
V
T
OF T 1 3
3
3
1
= 1 + = 2 +
→ ρ ρ
又(1 2 sin ) 1 3 2 ri T + T = T − T = T − m θ
解得1 V
ρ
矢量作用时间[2 sin(600 ) 1]
1 = − − ri T T m θ
3 V
ρ
矢量作用时间2 [1 sin( 600 )]
3 = − + ri T T m θ
综合得,

当2 3 sin(300 − ) < 1 ri m θ ,空间矢量由2 V
ρ
, 3 V
ρ
和零矢量合成,
2 V
ρ
(PCN)作用时间ri T 2mT sinθ 2 =
3 V
ρ
(PCC)作用时间2 3 sin(300 )
3 ri T = mT −θ
零矢量(选CCC)作用时间[1 2 sin(600 )]
0 ri T = T − m −θ
当2 3 sin(300 − ) > 1 ri m θ ,空间矢量由2 V
ρ
, 1 V
ρ
和3 V
ρ
合成,
2 V
ρ
(PCN)作用时间ri T 2mT sinθ 2 =
1 V
ρ
(PNN)作用时间 [2 sin(600 ) 1]
1 = − − ri T T m θ
3 V
ρ
(PCC 或CNN)作用时间 2 [1 sin( 600 )]
3 = − + ri T T m θ
三电平变频器的中点电位是通过两组容量较大且相等的滤波电容分压得到的,在
实际运行过程中,两组电容电压很难保证绝对相等,导致中心点电位偏移,这样会影
响输出电压的对称性,且提高对功率器件耐压的要求。为此,在控制时要采取措施抑
制中心点电位的偏移,在此由于篇幅所限,不再赘述。
2.3 PWM 整流器
目前,大多数PWM 电压源型变频器都采用二极管整流电路,存在较大的输入谐波
电流,除非采用多重化(比如12 脉冲以上),否则必须采取谐波滤波器等措施。如果整
流部分也采用由全控型电力电子器件构成PWM 型整流电路,其结构与逆变电路基本对
称,如图18 所示,这样整流器输出直流电压连续可调,输入电流
谐波失真低,电流波形接近正弦波,输入功率因数可调,也可等于1,且能量可双向
流动。但相对于二极管整流电路而言,这种结构比较复杂,成本较高,而且效率也低
于普通二极管整流电路,所以一般只用在轧机,卷扬机等要求四象限运行和较高动态
性能等二极管整流结构无法实现的场合,取代传统的交交变频器。对风机,水泵等普
通负载,还是适合采用多重化的二极管整流电路。
图18 三电平PWM 整流器
能量可以回馈电网,则系统可以四象限运行。输入谐波低,可不必使用外加谐波
吸收装置。功率因数可调,可以调节到1,节省无功补偿电路,也可调节成超前的功
率因数,对电网起到部分无功补偿的作用。
功率因数cosϕ =ν cosα ,其中ν 为基波因数,是基波电流有效值和总电流有效值
之比,cosα 为位移因数,或基波功率因数,取决于基波电流相对于基波电压的相移。


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