单元串联式多重电压型高压变频在同步机调速上的研究与应用

摘要

自从交流电机诞生的一个多世纪里,高压大功率变频调速技术就一直是人们关注的难点。20世纪50年代后期晶闸管的发明为交流调速技术的发展提供了手段,但是一直到20世纪70年代高压变频调速技术才得到一定的发展。
　　 交—交变频具有系统结构简单,只进行一次变换,系统易于集成的优点,但同时,此系统需要大量的电力电子器件,输出频率较低,只有工频的1/3—1/2之间,而三电平虽然通过改变电路的拓扑结构增加了零电平,减小了输入谐波,降低了du/dt,但仍然不能根本解决问题。单元串联式多重电压高压变频系统是在高压变频占有绝对优势的一种变频方式,这种变频方式以功率单元为基本模块,每一相分别由N个功率单元串联叠加构成,其输出电压为各功率单元的输出电压的叠加重合,这种变频系统由于采用了多重化整流以及PWM控制等技术,因此,大大降低了输入谐波电流,减小了对电网的谐波干扰;du/dt很小,电机的定子绕组绝缘基本不受影响等优点,很适合高压变频系统。
　　 交流传动分为同步电机传动和异步电机传动,同步电机与异步电机相比具有功率因数高、变频器容量小、电机效率高并且转动惯量等优点,在大功率传动中具有明显优势。本文针对同步电机的启动困难以及启动过程中的过电流问题,利用全数字励磁系统在同步电机启动时改变不同的励磁电流调节方式,充分利用IGBT的过载能力,是的变频装置能够承受启动中的过电流,使同步电机能够顺利启动。对于同步电机调速系统中重载情况下,容易出现失步等情况,通常自控变频系统,定子的频率由转子位置或者磁场位置决定,并且随着转子位置的变化而变化,可以很好的减少失步震荡。本文介绍的同步电机的矢量控制,可以实现同步电机在运行时的精确良好控制。
　　 本文介绍的多重电压型高压变频系统,具有输入谐波电流小,减小了对电网的谐波干扰;du/dt很小,电机的定子绕组绝缘基本不受影响等优点,很适合高压变频系统。而同步电机与异步电机相比具有功率因数高、变频器容量小、电机效率高并且转动惯量等优点,在大功率传动中具有明显优势。因此将两者结合起来,用多重电压型高压变频为同步电机供电,可以达到良好的工程效果。