级联型高压变频器的研制

发布时间：2020-03-17 22:52

【摘要】：数据显示国内电动机年总耗电量占总用电量的60%,达12000亿kWh。其中总装机容量超过2亿KW的水泵、风机类等年总耗电量占国内总用电量的40%,达8000亿kWh,其中有70%需要进行变频改造。然而仅有5%的风机、水泵按要求进行变频改造。假设电动机的平均功率为50%,每年运行5000h,通过变频改造可节省20%~30%的电量,那么一年则可节省600亿kWh电能。利用变频调速系统改造风机、泵类负载,在节省能源的同时,实现自动化控制现场,优化运行工艺。总之,变频改造可形成十分可观的社会、经济效益。基于此,本课题结合级联型高压变频器,重点陈述了其社会效益,领域研究方向、热点研究内容及拓扑对比。基于载波移相控制、V/F等详实的阐释了级联型高压变频器的主电路拓扑、基本原理及系统构成,结合典型的功率回路拓扑设计并选型整个系统参数,最后形成了包含通风冷却、热仿真、样机结构、电磁兼容的方案。全数字信号处理控制机箱,即基于6U标准机箱运用插卡式的安装方式完成光通子板、采样板、IO模件、主控板等各个功能模件的安装工作。在功率模块中安装功率模块控制板,并将其作为控制终端。整个设计过程始终恪守可扩展性、可靠性以及系统完整性等基本原则。本文结合如下三个层面全面论述了控制系统实现功能的方法,首先是功能设计;其次是控制接口;最后是电路设计。文章的最后测试了级联型高压变频器样机。测试结果显示所有性能均符合相关要求、标准。
【图文】：

第一章 绪论压，直流母线额定电压需达 9000VDC，，直接输出非常大的 dv/dt 以及电压降低电压应力和谐波，需增加 LC 滤波器安装于电机侧。对比两电、三电型变频器，前者输出端节省一套升压变压器，相对节约成本，且提升整机国内，两电平电压源型变频器主要有国电南自的 IGCT 串联高压两电平电频器及成都嘉陵直接 IGBT 串联两电平电压源型变频器。考虑到并联器件对复杂的均压电路，不利于两电平电压源型变频器的应用。

图 1-4 高压三电平变频器拓扑结构图Fig.1-4 The topology of three-level medium voltage inverter 率 模 块 串 联 电 压 源 型 的 级 联 型 高 压 变 频 器[9-10]， 其 代 表 主 要 VERTTH 和ROBICON ，仅有非常小的谐波，被称之为“完美无谐波变频器VERTTH 逆变输出采用 1700V IGBT，功率模块为单相输出，运用空间矢量频器，而ROBICON 采用了载波移相、多重化整流的调制技术。6kV 级联频器中各相均需要串联 6 个功率模块。比如 ROBICON 产品，其高压输出联 18 个功率模块实现。当前各类普通电动机可使用级联型高压变频器，且滤波装置、降额使用。合康、九洲电气、国电南自等国内公司已先后研制电平 PWM 电压源型高压变频器基。国产高压变频器在性能上已可媲美于，且其售价较低，应用更为广泛。联型高压变频器主电路由 IGBT 逆变器串联构成，以 V/F 控制作为控制策略加若干个 H 桥输出电平，以接近正弦输出电压。级联个数增加，变换器等
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM921.51

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本文编号：2587818