HIVERT高压变频主电路构造原理

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HIVERT系列高压变频器采用交--交直接高压(高-高)方式,主电路开关元件为IGBT。由于IGBT耐压所限,无法直接逆变输出6kV,且因开关频率高、均压难度大等技术难题无法完成直接串联。HIVERT变频器采用功率单元串联,叠波升压,充分利用常压变频器的成熟技术,因而具有很高的可靠性。图26kV系列典型主电路图。


图2 HIVERT-Y高压变频器6kV系列主电路图


隔离变压器为三相干式整流变压器,风冷,有使用寿命长、免维护等优点。变压器原边输入可为任意电压,Y接;副边绕组数量依变频器电压等级及结构而定,6kV系列为18个,延边三角形接法,为每个功率单元提供三相电源输入。

为了最大限度抑制输入侧谐波含量,同一相的副边绕组通过延边三角形接法移相,绕组间的相位差由下式计算:

       移相角度=   60°/每相单元数量

由于为功率单元提供电源的变压器副边绕组间有一定的相位差,从而消除了大部分由单个功率单元所引起的谐波电流,所以HIVERT变频器输入电流的总谐波含量(THD)远小于国家标准5%的要求,并且能保持接近1的输入功率因数。


图5 6kV系列电压叠加图


三相输出Y接,得到驱动电机所需的可变频三相高压电源。图56kV(六单元)、变频器系列的电压叠加示意图。



6 6kV系列单元输出及相电压波形示意图


6为六个580VAC功率单元串联时,每个功率单元输出的电压波形及其串联后输出的相电压波形示意图,可以得到60-613个不同的电压等级。增加电压等级的同时,每个等级的电压值大为降低,从而减小了dv/dt对电机绝缘的破坏,并大大削弱了输出电压的谐波含量,图76kV六单元变频器输出的Uab线电压波形实录图,峰值电压为8.5kV。因为电机电感的滤波效果,输出电流波形更优于电压波形,图7`即为输出电流Ia的实录波形图,峰值电流130A。电压等级数量的增加,大大改善了变频器的输出性能,输出波形几乎接近正弦波。

 


输出线电压波形                     图7` 输出电流波形


功率单元原理见图8,输入电源端RST接变压器二次线圈的三相低压输出,三相二极管全波整流为直流环节电容充电,电容上的电压提供给由IGBT组成的单相H形桥式逆变电路。



   快熔   二极管整流    直流环节      逆变输出   单元输出

功率单元原理图


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