高壓變頻器基本原理

發布時間：2022-01-18 熱度：

         什么是高壓變頻器，對于3KV、6KV、10KV電壓等級的電機稱為高壓電機，用于這類電機調速的變頻器稱為高壓變頻器。變頻器原理是將通用電源轉換成電壓可變，頻率可變的適合交流異步電機調速需求的變換裝置。變頻器是變頻調速系統最為重要的設備。對變頻原理進行分析，異步電動機旋轉磁場的轉速為：n．=60fi/p，式中n1為同步轉速r/min，fi為電源頻率Hz，p為磁極對。異步電動機輸出軸的轉速為：n=n1(l-s)=60f1(l-s )/p，式中s為異步電動機的轉差率，s=（n1-2）/n1。由此公式可看出：在保證轉差率s和磁極對數p不變時，轉速n與電源頻率成正比，通過改變異步電動機的供電頻率，就能改變電機的轉速，從而實現調速。

      高壓變頻器采用交-直-交方式，主電路開關元件為IGBT。變頻器主要采用功率單元串聯，疊波升壓，充分利用常壓變頻器的成熟技術，因而具有很高的可靠性。
 高壓變頻器主電路拓撲結構圖

6kV系列：由15個或是18個功率單元構成，每5個或是6個功率單元串聯成一相，三相Y接。
10kV系列：由24個或是27個功率模塊組成，每8個或是9個功率模塊串聯成一相，三相Y接。
電壓疊加圖
     高壓變頻器每相由多個功率單元串聯而成，各個功率單元由隔離變壓器提供獨立移相電源，通過改變串聯單元數量，可以很方便地得到不同電壓等級的輸出，而不受功率器件耐壓的限制。如額定電壓6kV變頻器的每相由5個或是6個功率單元組成，功率單元額定電壓為690V，串聯后相電壓為3450V(對應線電壓為6kV)；額定電壓10kV變頻器的每項由9個功率單元組成，功率單元額定電壓為690V，工作電壓為640V。
 高壓變頻器功率單元結構圖

功率單元為交-直-交結構，相當于一個三相輸入、單相輸出的低壓電壓源型變頻器，所有功率單元在結構以及電氣性能上完全一致，維護簡單，置換方便。 
功率單元通過光纖接收信號，采用矢量控制或空間電壓矢量控制正弦脈寬調制方式，控制Q1～Q4 IGBT的導通和關斷，輸出單相脈寬調制波形。每個單元僅有三種可能的輸出電壓狀態，當Q1和Q4導通時，L1和L2的輸出電壓狀態為1；當Q2和Q3導通時，L1和L2的輸出電壓狀態為-1；當Q1和Q2或者Q3和Q4導通時，L1和L2的輸出電壓狀態為0。
      以上就是高壓變頻器的原理，高壓變頻器以其優異的調速性能、顯著的節電效果和在國民經濟各領域的廣泛的適用性而被國內外公認為是世界上應用最廣、效率最高、最理想的電氣傳動方案，是電氣傳動的發展方向。它為提高產品質量和產量，節約能源、降低消耗，提高企業經濟效益提供了重要的新手段。