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高压变频器的调速方式与技术特征

  高压变频器的调速方式主要有以下几种:

  1液力耦合器方式。即在电机和负载之间串入一个液力耦合装置,通过液面的高低调节电机和负载之间耦合力的大小,实现负载的速度调节;

  2串级调速。串级调速必需采用绕线式异步电动机,将转子绕组的一局部能量通过整流、逆变再送回到电网,这样相当于调节了转子的内阻,从而改变了电动机的滑差;由于转子的电压和电网的电压一般不相等,所以向电网逆变需要一台变压器,为了节省这台变压器,现在国内市场应用中普遍采用内馈电机的形式,即在定子上再做一个三相的辅助绕组,专门接受转子的反馈能量,辅助绕组也参与做功,这样主绕组从电网吸收的能量就会减少,达到调速节能的目的

  3高低方式。由于当时高压变频技术没有解决,就采用一台变压器,先把电网电压降低,然后采用一台低压的变频器实现变频;对于电机,则有两种办法,一种办法是采用低压电机;另一种办法,则是继续采用原来的高压电机,需要在变频器和电机之间增加一台升压变压器。

  上述三种方式,发展到目前都是比拟幼稚的技术。液力耦合器和串级调速的调速精度都比较差,调速范围较小,维护工作量大,液力耦合器的效率相比变频调速还有一定的差异,所以这两项技术竞争力已经不强了至于高低方式,能够达到比拟好的调速效果,但是相比真正的高压变频器,还有如下缺点:效率低,谐波大,对电机的要求比拟严格,功率较大时(500KW以上)可靠性较低。高低方式的主要优势在于成本较低。

  虽然有人提出了其他不同的高压变频器解决方案,但大都不具有明显的可行性,或者说不具有将上述三种主流变频器结构取而代之的潜力。随着高压变频器成本的进一步降低,中等功率市场,高低型变频器将会退出竞争,而只关注于较小功率的场所。

  对于单元串联多电平型变频器,主要缺点是变流环节复杂,功率元器件数目多,体积略大一些,但是其他方式不能解决国内应用的需要,高压器件应用的可靠性还不是太高的情况下,其竞争优势在最近的一段时期内,可能还是无法替代的三电平型变频器由于输出电压不高的问题,主要的应用范围应该是一些特种领域,如轧钢机、轮船驱动、机车牵引、提升机等等,这些领域的电机都是特殊定制的电压可以不是规范电压。

  一定的功率水平,三电平型变频器取代传统的交交变频器是技术发展的趋势。三电平变频器的更大发展有待于更高耐压的功率器件的呈现和现有产品可靠性的进一步提高。超大功率场所,即大约8000KW以上的功率,用可控硅构成的LCI负载换流逆变器)电流源型变频器仍旧是主角。

  由于上述的技术特征,通用型高压变频器目前是单元串联多电平型变频器占多数,约7成以上。目前国内以利德华福为代表的高压变频器厂家有不下二十家,基本都采用这种电路结构。

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