CN102843094A - 高压变频控制*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高压变频控制***,包括移相变压器,移相变压器的一次侧用于连接电网,二次侧包括至少两组、每组A相、B相、C相三个二次线圈,每组三个二次线圈的接法相同;每个二次线圈均连接一个不控整流-可控逆变的功率单元。本发明采用多级移相整流的方式,每相电压都由多个功率电压串联产生。从而使每个功率单元的功率管承受电压成倍降低,大大减少了成本,提高了整个***的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压变频控制***。
背景技术
现有的变频控制***通常主要由变压器、二极管不控整流电路、可控的三相逆变电路构成,在逆变环节通过PWM方式控制功率管,如IGBT的触发,产生幅值和频率都可调的三相交流电压,提供给电机。
如果直接将上述方案应用于高压变频***,逆变电路需要功率管有很高的额定电压,成本高。而且,上述方案的电路产生的高次谐波对电网污染大。
发明内容
本发明的目的是提供一种高压变频控制***,用以解决现有技术的变频控制***成本高、网侧谐波性能差的问题。
为实现上述目的,本发明的方案是:一种高压变频控制***,包括移相变压器,移相变压器的一次侧用于连接电网,二次侧包括至少两组、每组A相、B相、C相三个二次线圈,每组的三个二次线圈的接法相同;每个二次线圈均连接一个不控整流-可控逆变的功率单元,每个功率单元有两个输出端子,输出端子输出与其连接的二次线圈对应相序的单相交流电压;对应A相的各功率单元的输出端首尾相接形成所述高压变频控制***的A相输出,对应B相的各功率单元的输出端首尾相接形成所述高压变频控制***的B相输出,对应C相的功率单元的输出端首尾相接形成所述高压变频控制***的C相输出;所述A相输出、B相输出、C相输出组成星形连接方式,用于供电连接高压电机;所述高压变频控制***还包括控制所述功率单元的控制器。
所述功率单元的可控逆变部分的功率管为IGBT模块。
所述移相变压器的一次侧设有输入电压电流互感器,高压电机的电源输入端设有输出电压电流互感器,高压电机上设有测量转速的编码器,所述输入电压电流互感器、输出电压电流互感器、编码器的输出信号连接所述控制器。本发明采用多级移相整流的方式,每相电压都由多个功率电压串联产生。从而使每个功率单元的功率管承受电压成倍降低,大大减少了成本,提高了整个***的可靠性。多电平PWM控制方式,提供正弦波电流输出,共模电压和dV/dt小,对电机、电缆无特殊要求,老设备变频改造,无须更换电机。采用多级整流,输入变压器二次线圈多重化,降低了高次谐波电流对电网的污染。
附图说明
图1是本发明的电路原理图;
图2是本发明的功率单元电路原理图;
图3是高频变压器电气接线图;
图4是多电平叠加示意图。
图5、图6分别是本发明的两种处理功率单元损坏的方法示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示的一种高压变频控制***,包括移相变压器,移相变压器的一次侧用于连接电网(3kV/6kV/10kV/),二次侧包括5组共15个二次线圈,两组二次线圈均分为A相、B相、C相三种,每组三个二次线圈的接法相同。对应A相的二次线圈连接功率单元A1、A2、A3、A4、A5,对应B相的二次线圈连接功率单元B1、B2、B3、B4、B5,对应C相的二次线圈连接功率单元C1、C2、C3、C4、C5。如图2所示,15个功率单元结构相同,均为不控整流-可控逆变的功率单元,功率单元的可控逆变部分的功率管为IGBT模块,每个功率单元均有两个交流输出端。对应A相的功率单元A1、A2、A3、A4、A5的输出端首尾相接形成高压变频控制***的A相输出,对应B相的功率单元B1、B2、B3、B4、B5的输出端首尾相接形成所述高压变频控制***的B相输出,对应C相的功率单元C1、C2、C3、C4、C5的输出端首尾相接形成所述高压变频控制***的C相输出。A相输出、B相输出、C相输出组成星形连接方式,如图4所示,用于供电连接高压电机。
高压变频控制***还包括控制功率单元的控制器,即图1中所示主控板,主控板通过光纤连接光收发板,通过光收发板1控制触发第一组功率单元A1、B1、C1的IGBT模块,通过光收发板2控制触发第二组功率单元A2、B2、C2的IGBT模块,通过光收发板3控制触发第一组功率单元A3、B3、C3的IGBT模块,通过光收发板4控制触发第一组功率单元A4、B4、C4的IGBT模块,通过光收发板5控制触发第一组功率单元A5、B5、C5的IGBT模块。图1的移相变压器二次侧的图形标识表示移相角度,如三角形为移相60°。
移相变压器的一次侧设有输入电压电流互感器,高压电机的电源输入端设有输出电压电流互感器,高压电机上设有测量转速的编码器,输入电压电流互感器、输出电压电流互感器、编码器的输出信号通过一个信号采集板连接到控制器。控制器连接HMI(远程监控设备)和触摸屏等操作设备,以及其他备用I/O设备等。
如图3为高压变频控制***,即图中AS800高压变频控制器的电气连接图,接线方式简单,输入端通过断路器QF1连接进线,KM3为旁路开关,KM1输入端刀闸、KM2为连接高压电机M的刀闸。
本发明的变频控制***输出如图4所示,5组功率单元,每组功率单元的A相串联、B相串联、C相串联,每个功率单元输出690V,则相电压为3450V,线电压为6000V。
采用本发明的多级移相方式,功率管耐受电压低,节省成本。而且由于采用这种结构,可以将电压分级加入,如开始投入一组A1、B1、C1功率单元,然后逐渐投入其他组功率单元,电机所受起动电流和冲击电流小,利于延长电机寿命。
如图5、图6是处理某一个功率单元损坏的两种方法。每个功率单元均设有能够短路其输出的旁路。当A相某功率单元损坏时,图5是将A相的该功率单元和B、C相与之对应的功率单元都旁路掉,以此保证输出电压均衡,输出电压降为原来的80%。图6是将A相的该功率单元旁路,B、C相通过PWM控制,调整每个功率单元输出电压矢量角度,在输出电压最大,相电压不相等的情况下,保证最大电压输出,采用这种线电压均衡方法,电压降至原来的93.3%。
本发明的有益效果还包括:
多电平PWM控制方式,提供正弦波电流输出,共模电压和dV/dt小,对电机、电缆无特殊要求,老设备变频改造,无须更换电机。
采用多级整流,输入变压器二次线圈多重化,降低了高次谐波电流对电网的污染。
传感器测量网侧输入电压电流、变频器输出电压电流和电动机转速,可以进行高精度速度闭环控制,能输出巨大高起动转矩,满足煤矿、化工等企业的重负载应用场合的各种高指标的工艺要求。
输出电流中含有的高次谐波成本小,由此产生的脉动力矩对轴***的影响力可以忽略不计。
恒压源型变频控制,能在全速范围内维持高功率因数。
多电平PWM控制,消减了IGBT自身的高频开关损耗。
Claims (3)
1.一种高压变频控制***,其特征在于,包括移相变压器,移相变压器的一次侧用于连接电网,二次侧包括至少两组、每组A相、B相、C相三个二次线圈,每组的三个二次线圈的接法相同;每个二次线圈均连接一个不控整流-可控逆变的功率单元,每个功率单元有两个输出端子,输出端子输出与其连接的二次线圈对应相序的单相交流电压;对应A相的各功率单元的输出端首尾相接形成所述高压变频控制***的A相输出,对应B相的各功率单元的输出端首尾相接形成所述高压变频控制***的B相输出,对应C相的功率单元的输出端首尾相接形成所述高压变频控制***的C相输出;所述A相输出、B相输出、C相输出组成星形连接方式,用于供电连接高压电机;所述高压变频控制***还包括控制所述功率单元的控制器。
2.根据权利要求1所述的一种高压变频控制***,其特征在于,所述功率单元的可控逆变部分的功率管为IGBT模块。
3.根据权利要求1所述的一种高压变频控制***,其特征在于,所述移相变压器的一次侧设有输入电压电流互感器,高压电机的电源输入端设有输出电压电流互感器,高压电机上设有测量转速的编码器,所述输入电压电流互感器、输出电压电流互感器、编码器的输出信号连接所述控制器。
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