YB-024-101各次諧波量的大小與變頻器輸入端的系統(tǒng)短路容量大小成正相關(guān)關(guān)系,短路容量愈小,諧波量愈小,所以在變頻器輸入端之前要求串入一臺相對電抗值x%為4%的輸入電抗器,對低壓變頻器而言,制造廠一般都成套提供。對高壓變頻器而言,這個道理是一樣的,附表的數(shù)值也是適用的。x%不能太大也不能太小。
?。?) 和下面的電流型變頻器相比,電壓源變頻器在同等條件下的諧波電流要大很多,對這一點,下面第4.3節(jié)再作對比分析。
4.2 電流源變頻器的諧波
中間直流環(huán)節(jié)用大電感,對變動的電流而言,是一個很大的內(nèi)抗,因而變頻器輸入電流中的諧波成分相對較少,它有以下特性:
?。?) ih/i1= 1/h
上式中:i1-基波電流,由負載大小決定;ih-特征諧波中的第h次的諧波電流。
可見,諧波次數(shù)h愈高,其電流愈小,與h成反比,例如5次諧波只有基波電流的20%。
YB-024-101 同電壓型諧波源的第(1)點一樣,諧波也是 特征諧波,如果采用多相整流例如18脈動,最低諧波次數(shù)為17次,沒有13次以下的諧波。
?。?) 變頻器輸入端短路容量減少時,諧波電流略有減少,但變化不大。
4.3 電壓源與電流源諧波的比較
從上面分析可知對普通整流而言,二者的諧波都是特征諧波,通過多相整流,可以消除低次的特征諧波,諧波的次數(shù)愈高,其數(shù)值愈小,但對同一次諧波而言,電壓源的諧波電流要大得多,以5次諧波為例,電流源的諧波相對值為1/5約為0.2,而電壓源的諧波電流值為0.3,而且這是有條件的:rsc=20,即在變頻器輸入端之前需要串有一個輸入電抗器,其相對電抗值加上電源系統(tǒng)的電抗(主要是變壓器電抗)要等于5%。電流源變頻器之前則并不需要為限制特征諧波而設置輸入電抗器。
5 變頻器輸出電流動態(tài)性能比較
某些意見認為電流源變頻器輸出電流的快速性好,筆者不認同此結(jié)論,它的快速性肯定不如電壓源變頻器,理由如下:如果要瞬時增加輸出電流:
?。?) 改變逆變側(cè)pwm的調(diào)制規(guī)律,提高直流電壓利用率,如果輸出是方塊波,則已無能為力;
?。?) 從輸入交流側(cè)提高中間的直流電壓值例如當輸入側(cè)整流橋使用的是可控或半可控器件(晶閘管)時。
但即使這兩個措施同時采用,由于中間直流環(huán)節(jié)中有一個很大的電抗器,電流的上升速度就受到很大的抑制,電壓源變頻器則剛好相反,中間并聯(lián)的大電容是一個低阻抗,無論是接受電網(wǎng)來的能量,或輸出能量給逆變器和電機,它幾乎沒有阻礙作用,只要有控制措施,就能快速響應。
基于這樣的分析,電流源變頻器不適宜于動態(tài)性能要求很高的機械,例如軋鋼機、提升機等,但電流上升率較低也有好處,就是萬一發(fā)生短路,電子式過流保護易于湊效,電流上升率低這一固有性能、可以充分恰當?shù)丶右岳谩?br />
6 綜合性能比較
當前,電壓源變頻器在低壓產(chǎn)品方面是壓倒性的主流,在1kv以上高壓產(chǎn)品方面也是主流,這是不爭的事實,預計將來的局面也不會改變,這是因為電壓源變頻器的性能通用性強,適用于各種不同要求的負載,設計、生產(chǎn)技術(shù)也比較成熟,一般廠家都能掌握,但是高壓變頻器產(chǎn)品尚在發(fā)展中,當前尚存的主要問題包括:高電壓大電流的全關(guān)斷電力電子器件有待發(fā)展,電動機耐受高dv/dt的能力有限,因而三電平或多電平電壓源高壓變頻器是一個現(xiàn)實的可行方案,為了得到既可靠又經(jīng)濟的三電平或多電平方案,不同的拓撲結(jié)構(gòu)尚在研發(fā)中。
電流源變頻器不適用于負荷快速度化的負載,他的優(yōu)點是兩電平方案有不危害電機的dv/dt輸出,如果將來高電壓大電流的全關(guān)斷器件能以不太高的價格大量出現(xiàn),則他的發(fā)展勢頭有可能加大。
7 結(jié)束語
由上述分析可以看出,電壓源和電流源兩類高壓變頻器各有各的發(fā)展空間,當前尚處在性價比的競爭態(tài)勢中,本文的目的只是對兩類高壓變頻器的技術(shù)性能作一些嘗試性的分析和比較探討,對深入理解可能有些幫助,歡迎批評和指正。
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Kepco ATE55-2M
Honeywell 1881HGD
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