介绍变频技术的快速发展趋势2

时间:2019-02-11 07:08:11 来源:泌阳门户网 作者:匿名
  

2.逆变技术的发展趋势

2.1单元系列多级技术

单元系列的多级形式具有谐波,效率和功率因数的优点,并且在不需要四象限操作时具有广泛的应用前景。其中,三电平控制具有许多优点,包括:(1)三电平拓扑结构可有效解决电力电子器件耐压低的问题,适用于高压大功率。 (2)三电平拓扑单个电桥可以输出三个电平(ud/2,一个Ud/2,0),线(相)电压有更多的步骤来模拟正弦波,这减少了输出的失真波形。谐波大大减少。 (3)多级电压阶跃波减小du/dt,从而减少对电动机绕组的绝缘冲击。 (4)三电平PWM方法将一次谐波分配频带转换为开关频率的2倍频带,电机绕组电感可以更好地抑制高次谐波对电机的影响。使用三电平PWM方法,每个功率单元的IGBT开关频率为600Hz。如果每相五个功率单元串联,则等效输出相电压开关频率为6kHz,这可以减少开关损耗并提高逆变器的效率。变频器可应用于任何普通高压电机而不会降额。虽然使用这种主电路拓扑结构会增加器件数量,但驱动功率降低,开关频率低,并且不需要电压均衡电路,因此系统在效率上仍具有很大的优势,高达97%。此外,由于采用模块化结构,所有动力单元可以互换,维护方便。 (5)三电平拓扑结构可以产生3x3X3=27种空间电压矢量,可以带来谐波消除算法的自由度,并可以得到良好的输出波形。

2.2电源总线技术

如今,电力电子技术和应用设备正在以高频率发展。在该系统中,连接线的寄生参数尤其产生巨大的电应力,这已经成为威胁电力电子设备可靠性的重要因素。直流存储电容和逆变器中的设备之间的直流母线上的寄生电感。在典型的硬开关逆变器中,瞬时切换期间的过电压会使设备过热,有时甚至会导致逆变器失控。超过设备的额定安全工作区域会损坏,这限制了开关工作频率的增加。电源总线根据其结构包括:(1)电缆束是最常用的传统电源总线,它便宜且简单。然而,在IGBT逆变器中,由于电缆的自感较大,与圆形导体相比,扁平母线的自感仅为圆形导体。 1/3到1/2,音量只有它的1/10到1/2。

(2)印刷电路板母线主要用于小电流逆变器。然而,当母线的DC电流达到150A时,电路板的铜层需要很厚并且成本太高。另外,用于连接多层布线板的穿孔不仅很高。它占用了大量空间并影响整个机器的可靠性。

(3)裸铜母线(平行并联母线)是工业中广泛使用的IGBT模块馈电系统的传统母线形式。缺点是并联母线的互感很大。 (4)支架式母线如果正极直流母线铜板放置在负直流母线板上方,则母线由中间的薄绝缘材料制成。由于磁场相互抵消,互感可以最小化,但是工艺复杂,不适合大规模生产。

基于上述几种电源总线,存在不同的缺点,并且为此目的已经开发了叠层电源总线。叠层电源总线基于电磁场理论。连接形成扁平部分。同一部分越薄越宽,寄生电感越小,相反的电流在相邻的导线中流动,并且磁场抵消。它还降低了寄生电感。叠层电源母线以薄而宽的铜排堆叠在一起。这些层用具有高介电强度的薄材料热压在一起。整个母线极之间的距离是均匀的,以减小互感。每层的铜条在所需的端子位置处与其它层可靠地绝缘,使得具有不同电位的端子暴露在同一平面上,从而将主电路中的所有器件与它们连接。这种单片层压电源总线结构可承受数百千克的剪切应力,并可在其电极上承受数千伏的电压。叠层电源总线用于组合IGBT和整流器,散热器,电容器和栅极驱动电路等模块,通过使用不同的端子和连接器完成叠层电源总线与器件之间的连接。连接的接触表面和汇流条之间的接触电阻非常小,这也将寄生电感降低了一个数量级,从而最小化Ldi/dt的过电压应力并确保电力电子设备最佳地运行。2.3微机控制和人工智能技术

逆变器可通过微电脑控制技术进行控制和保护。在控制方面:(1)计算并确定开关元件的导通和关断时序,以便逆变器根据调制策略输出所需的电压。 (2)通过不同的代码实现各种传输速度控制功能。如各种频率设定和执行,启动,操作模式选择,转矩控制设定和操作,加速和减速设计和操作,制动模式设定和执行。 (3)速度控制传输系统由接口电路,外部传感器和微型计算机构成。在保护方面,外部传感器和工作/0电路配合形成完整的检测和保护系统,可以完成各种自诊断保护方案。保护功能包括:(1)主电路和控制电路的欠压和过压保护; (2)输出电流的欠电流和过电流保护; (3)电动机或变频器过载保护; (4)制动电阻过热保护; (5)失速保护。

人工智能技术用于诊断逆变器并形成故障诊断系统。系统由监控,检测,知识库(故障模式知识库或故障诊断专家系统知识库),推理机制,人机对话界面和数据库组成。故障发生后不仅可以准确指出故障的性质和位置,而且可以在故障发生前预测故障发生的可能性。在启动变频器之前,请对诊断系统本身以及变频器的主电路(包括电源)和控制系统进行诊断检查。如果发现故障,则调用知识库进行推理,判断故障原因,并且不能打开显示器。如果没有故障,可以打开显示屏。打开电源后,实时检测诊断。在工作期间,循环查询测试点,并连续存储和刷新数据。如果发现数据超出限制,则认为可能发生故障并且立即跟踪跟踪。如果多次检查的结果相同,则表明发生了故障,因此调用知识库进行分析和推理,确定哪种故障及其部件显示,何时严重,停止命令发行。

2.4其他各种技术

近年来,国内外一些公司正在开发新的高压逆变器,没有电网污染。

据介绍,这种变频装置具有功率因数高,效率高,无谐波污染,无需专用电机等优点,并具有多项先进技术:(1)通过逆变器逆变器直流侧的锯齿形变压器相移实现30“脉冲波整流,大大提高了装置的谐波抑制能力,使电网侧之间几乎没有相移电压和电流,所以功率因数可以接近1。

(2)将全数字光纤控制技术应用于逆变器,大大提高了控制的灵活性和可靠性。

(3)功率单元标准模块化,IGBT驱动电路智能化。

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