高壓變頻器的工作原理

　　高壓變頻器是一種串聯(lián)疊加性高壓變頻器，即采用多臺單相三電平逆變器串聯(lián)連接，輸出可變頻變壓的高壓交流電。按照電機學(xué)的基本原理，電機的轉(zhuǎn)速滿足如下的關(guān)系式：n=（1一s）60f/p=n�！粒�1一s）（P：電機極對數(shù)；f：電機運行頻率;s:滑差）從式中看出， 電機的同步轉(zhuǎn)速n。正比于電機的運行頻率（n。=60fp），由于滑差s一般情況下比較�。�0-0．05），電機的實際轉(zhuǎn)速n約等于電機的同步轉(zhuǎn)速n。，所以調(diào)節(jié)了電機的供電頻率f，就能改變電機的實際轉(zhuǎn)速。電機的滑差s和負載有關(guān)，負載越大則滑差增加，所以電機的實際轉(zhuǎn)速還會隨負載的增加而略有下降。

　　變頻器本身由變壓器柜、功率柜、控制柜三部分組成。三相高壓電經(jīng)高壓開關(guān)柜進入，經(jīng)輸入降壓、移相給功率單元柜內(nèi)的功率單元供電，功率單元分為三組，一組為一相，每相的功率單元的輸出首尾相串。主控制柜中的控制單元通過光纖時對功率柜中的每一功率單元進行整流、逆變控制與檢測，這樣根據(jù)實際需要通過操作界面進行頻率的給定，控制單元把控制信息發(fā)送到功率單元進行相應(yīng)得整流、逆變調(diào)整，輸出滿足負荷需求的電壓等級。

　　1 移相式變壓器

　　移相變壓器的副邊繞組分為三組，構(gòu)成X脈沖整流方式；這種多極移相疊加的整流方式可以大大改善網(wǎng)側(cè)的電流波形，使負載下的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近1。另外，由于副邊繞組的獨立性，使每個功率單元的主回路相對獨立，這樣大大提高了可靠性。

　　2 智能化功率單元

　　所有的功率模塊均為智能化設(shè)計具有強大的自診斷指導(dǎo)能力，一旦有故障發(fā)生時，功率模塊將故障信息迅速返回到主控單元中，主控單元及時將主要功率元件IGBT關(guān)斷，保護主電路；同時在中文人機界面上精確定位顯示故障位置、類別。在設(shè)計時已將一定功率范圍內(nèi)的單元模塊進行了標準化考慮，以此保證了單元模塊在結(jié)構(gòu)、功能上的一致性。當模塊出現(xiàn)故障時，在得到報警器報警通知后，可在幾分鐘內(nèi)更換同等功能的備用模塊，減少停機時間。

　　6kV電網(wǎng)電壓經(jīng)過副邊多重化的隔離變壓器降壓后給功率單元供電，功率單元為三相輸入，單相輸出的交直流PWM電壓源型逆變器結(jié)構(gòu)，相鄰功率單元的輸出端串聯(lián)起來，形成Y接結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)變壓變頻的高壓直接輸出，供給高壓電動機。6kV電壓等級的高壓變頻器，每相由六個額定電壓為600V的功率單元串聯(lián)而成，輸出相電壓最高可達3464V，線電壓達6000V左右。改變每相功率單元的串聯(lián)個數(shù)或功率單元的輸出電壓等級，就可以實現(xiàn)不同電壓等級的高壓輸出。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(xiàn)多重化，以達到降低輸入諧波電流的目的。6kV電壓等級的變頻器，給18個功率單元供電的18個二次繞組每三個一組，分為6個不同的相位組，互差10度電角度，形成36脈沖的整流電路結(jié)構(gòu)，輸入電流波形接近正弦波，這種等值裂相供電方式使總的諧波電流失真大為減少，變頻器輸入的功率因數(shù)可達到0．95以上。

　　3 雙DSP控制系統(tǒng)

　　主控器的核心為雙DSP的CPU單元，使指令能在納秒級完成。這樣CPU單元可以很快的根據(jù)操作命令、給定信號及其它輸入信號，計算出控制信息及狀態(tài)信息，快速的完成對功率單元的監(jiān)控。

　　4 GPRS遠程監(jiān)控

　　通過FTU配網(wǎng)裝置，將采集到的"實際頻率"、"定子電壓"、"定子電流"、"壓力"以及系統(tǒng)運行的狀態(tài)量和報警信息等等數(shù)據(jù)，利用GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到后臺服務(wù)器，后臺服務(wù)器可根據(jù)所收到的數(shù)據(jù)信息的分析結(jié)果作出相應(yīng)的處理操作，包括監(jiān)測工作狀態(tài)、系統(tǒng)運行參數(shù)、電流、電壓的超標報警，這樣就可以對現(xiàn)場進行實時監(jiān)控，以確定安全情況和運行情況。大幅提高了系統(tǒng)運行的可靠性、操作方式更加靈活、同時也減少了維護費用。