大功率中压变频器的改进-世纪电源网.PDFVIP

大功率中压变频器的改进大功率中压变频器的改进 IImprovementts off HiHighh PPower MediumMedium VoltageVoltage InvertersInverters 目录目录 1. 基于三电平技术的6kv逆变器 22. IGBT(IGCT)IGBT(IGCT)整流整流// 回馈电源回馈电源 3. 回馈型回馈型H桥级联变频器的改进桥级联变频器的改进 4. 级联型中压矩阵变频器 5. 特大功率异步机双馈调速 基于三电平技术的基于三电平技术的6kv6kv逆变器逆变器 中压变频领域中压变频领域，，中点钳位三电平变频器中点钳位三电平变频器(NPC(NPC- 3L)和H桥级联变频器应用最广泛。 NPCNPC-3L3L有许多优点有许多优点：线路简单线路简单，开关器件数开关器件数 量少，只需一套整流电源，实现能量回馈 容易等容易等。它在国外得到广泛应用它在国外得到广泛应用，但在国但在国 内的竞争中却屡屡败于H桥级联变频器。 主要原因主要原因：输出电压达不到输出电压达不到6kv(不满足国标不满足国标) 和dv/dt高(需要特殊电机) 。 改进方向：在保留优点的基础上，克服它的 缺点缺点。。 解决办法： 1. 开关器件串联 每个开关器件改为两个每个开关器件改为两个44.5k5kv器件串联器件串联， Ud =9kv，最大输出线电压6.3kv 。 问题问题：： • 均压麻烦，可靠性受影响； • dv/dt加大，需要厐大的输出滤波器。 2. 三电平H桥逆变器(ABB公司ACS-5000) 每相一个三电平H桥，输出5 电平( ±Ud ， ±±UUdd/2/2 ，，00)) ，，线电压线电压99 电平电平。。 若Ud =5kv ，最大输出线电压=6.9kv 。 优缺点： • 可以输出可以输出6k6kv ，电压等级符合国标电压等级符合国标。 • 电平数从3增至5，电压畸变率小。 • dv/dt与3kv逆变器相同，可以使用6kv标准电机。 • 66套整流电源套整流电源，，三相浮空三相浮空，，丧失三电平变频器的变丧失三电平变频器的变 压器和整流电源简单、实现回馈容易的优点。 •• 贮能电容接在单相逆变器输入端贮能电容接在单相逆变器输入端，贮能电容大贮能电容大。 • 与两级H桥级联方案相比，输出电压、电平数， 可控器件数可控器件数，整流电源数整流电源数，变压器复杂性及变压器复杂性及ddv/dt/dt 等都一样，但多用12支钳位二极管，没优点。 3. 二极管和电容混合钳位逆变器(ACS-2000) 直流母线电压直流母线电压10k10kv ，每相由有源中点钳位三电平和每相由有源中点钳位三电平和11 级电容钳位构成。输出±Ud /2 ，±Ud /4和0五个平， 最大输出电压6.9kv 。电压畸变率小，dv/dt与3kv逆 变器相同，可以使用6kv标准电机。 特点：如果整流侧为与逆变器同样的拓扑的 AFEAFE ，，则变频器可以直接经进线电抗接至则变频器可以直接经进线电抗接至 6kV 电网，不要变压器。 问题：电容钳位要求高高开关频率，逆变变器的 容量受限制，目前仅6.9kV 1.6MW 。 若整流用不可控整流，这拓扑没什么长处。 4. 定子绕组打开，两套3kv三相三电平逆变器串联 A. 两套隔离的三电平变频器串联 (曾用于西门子早期的GTO三电平变频器) 在两个零线间有零序电压uo(开关频率及3倍输出频 率率)) 。。 2套独立±2.5kv直流电源，比ACS-5000简单，仍给 回馈带来麻烦回馈带来麻烦。 B. 两套公用直流母线的三电平逆变器串联 共用直流母线带来的问题—零序电流。 解决办法解决办法— 零序电抗器零序电抗器((零序电感大零序电感大，抑制零序电抑制零序电 流；正序和负序电感小，不影响输出) 。 一套公共套公共±±22.5k5kv直流电源直流电源，变压器和整流电源简单变压器和整流电源简单， 容易实现回馈。可用于公共直流母线。 优缺点： •• 可以输出可以输出6kv6kv，电压等级符合国标电压等级符合国标。可实现可实现 “旁旁 路”。 • 电平数从电平数从33增至增至55，电压畸变率小电压畸变率小。 • dv/dt与3kv