非PWM功率單元在完美無諧波高壓變頻器中的應用
加入技術交流群
隨著變頻調速技術的發展，作為大容量傳動的高壓變頻調速技術得到了廣泛應用。高壓電動機利用高壓變頻器可以實現無級調速，既可滿足生產工藝過程對電動機調速控制的要求，又可節約能源，降低生產成本［1］。自1994年美國羅賓康公司推出第一代完美無諧波高壓變頻器以來，由于其性能好、可靠性高、維修簡單等優點，在歐美、日本、中國等市場一直處于領先地位，完美無諧波高壓變頻器較之普通高壓變頻器，無論從變頻器控制性能、可靠性保證、制造工藝等方面都提高了很大的一個檔次［1］。但是，到目前為止，這種完美高壓變頻器的功率單元的整流部分采用單向二極管串聯，逆變器部分輸出采用多電平移相式pwm技術，每個功率單元脈沖控制都是采用pwm控制，逆變器的控制脈沖波形，由參考正弦波和三角波比較產生。為了進一步改進高壓變頻器的節能與降低電網污染及電磁干擾等現象，本文闡述了一種新型功率單元，即非pwm功率單元。非pwm并非真的不是pwm原理，只是把用于產生脈沖波形的三角載波，換成了頻率不變，幅值變化的矩形波。為了引出新型功率單元，我們先從簡單地對普通完美無諧波高壓變頻器進行介紹入手。
2 完美無諧波高壓變頻器原理
完美無諧波高壓變頻器采用若干個變頻功率單元串聯的方式實現直接高壓輸出。該變頻器具有對電網諧波污染小，輸入功率因數高，輸出波形質量好，不存在諧波引起的電機附加發熱、轉矩脈動、噪音、dv/dt及共模電壓等問題的特性，不必加輸出濾波器，就可以使用普通的異步電機，包括國產電機。
2.1 功率單元串聯多電平結構
如圖1所示，變頻器共有15個功率單元，從a1～a5、b1～b5、c1～c5。每個功率單元輸出電壓為690v，功率單元本身結構完全相同［2］。6kv或10kv 電網電壓經過副邊多重化的隔離變壓器給功率單元供電，功率單元為三相輸入、單相輸出的交-直-交pwm
電壓源型逆變器結構，實現變壓變頻的高壓直接輸出，供給高壓電動機。以6kv輸出電壓等級為例，每相由5個額定電壓為690v的功率單元串聯而成，輸出相電壓達3450v，線電壓達6kv左右，每個功率單元分別由輸入變壓器的一組副邊供電，功率單元之間及變壓器二次繞組之間相互絕緣。二次繞組采用延邊三角形接法，實現多重化，以達到降低輸入諧波電流的目的［2］。對于6kv電壓等級的變頻器，就是36脈沖的整流電路結構，輸入電流波形接近正弦波。由于輸入電流諧波失真很低，變頻器輸入的功率因數可達到0.95以上。
2.2 傳統pwm功率單元
傳統的pwm功率單元電路結構如圖2所示。
評論