電流型逆變器問(wèn)題的應用研究論文

　　論文關(guān)鍵詞：逆變器電動(dòng)機電勢

　　論文摘要：在電機漏感上減小的情況下，可以相應地降低功率半導體器件的耐壓要求，為了減小換流時(shí)間以提高逆變器的運行頻率，也要求降低電動(dòng)機的總漏感上。

　　下述問(wèn)題涉及電流型逆變器內部結構，以串聯(lián)二極管式電流型逆變器為討論對象。對異步電動(dòng)機的從逆變器元件的選擇對電機參數的要求。

　　串聯(lián)二極管式電流型逆變器的品閘管和隔離二極管可以確定耐壓值�？梢钥吹�，在電機漏感上減小的情況下，可以相應地降低功率半導體器件的耐壓要求。另外，二極管換流階段的持續時(shí)間可確定。為了減小換流時(shí)間以提高逆變器的運行頻率，也要求降低電動(dòng)機的總漏感上。因而，電流型逆變器要求異步電動(dòng)機有盡可能小的漏感上。這一點(diǎn)正好與電壓型逆變器對異步電動(dòng)機的要求相反。在功率半導體器件耐壓已知的情況下，應合理地選擇電動(dòng)機，以減小換流電容器的電容量。

　　從電動(dòng)機運行的安全可靠性對電動(dòng)機材料的要求，電動(dòng)機在電流型逆變器供電的運行過(guò)程中，由干每次換流在電壓波形中產(chǎn)生尖峰。這個(gè)尖峰在數值上等于I,差加千正線(xiàn)電勢波形之上。因此，電動(dòng)機在運行過(guò)程中實(shí)際承受的最高電壓，于電動(dòng)機額定線(xiàn)電壓的峰值。為了電動(dòng)機安全地運行，應適當加強其絕緣。由于電流矩形波對電動(dòng)機供電在電動(dòng)機內造成諧波損耗，逆變器在高于50赫的情況下運行時(shí)，電動(dòng)機的損壞也有所增加。為了不致因電機效率過(guò)低和溫升過(guò)高造電動(dòng)機過(guò)熱而損壞，應適當降低電動(dòng)機銅鐵材料的電負荷。在運行頻率較高的情況下，應注意降低電動(dòng)機的機械損耗和鐵耗。

　　起動(dòng)轉矩和避免機振對電動(dòng)機結構的要求。電動(dòng)機低頻起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)轉矩的平均值和轉矩的波動(dòng)率。起動(dòng)轉矩在某頻率時(shí)具有最大值。它取決于電動(dòng)機參數。當頻率低于出現最大起動(dòng)轉矩的數值時(shí)，轉矩的波動(dòng)率急劇增加。因此，應根據運行要求和特性等決定最佳起動(dòng)頻率或電動(dòng)機參數。此外，即使在逆變器對電動(dòng)機供電的正常運行情況下，轉矩波形中也含有六倍于逆變器輸出頻率的脈動(dòng)轉矩。為了避免這種脈動(dòng)轉矩造成的機械系統諧振，應使機械系統的諧振頻率與逆變器運行頻率范圍的六倍相互錯開(kāi)。

　　對于功率半導體器件的要求。在串聯(lián)二極管式電流型逆變器中，在觸發(fā)一個(gè)晶閘管，用電容電壓關(guān)斷另一晶閘管以后爭由恒流對電容器反向充電。由于電容電壓過(guò)零需要一段時(shí)間，這就保證被關(guān)斷晶閘管有較長(cháng)的承受反壓的時(shí)間。如果說(shuō)，電壓型逆變器對于晶閘管元件的關(guān)斷時(shí)間有較高的要求(郎要求使用快速晶閘管)，那末電流型逆變器由于承受反壓的時(shí)間較長(cháng)，因而可以使用普通晶閘管元件。在換流過(guò)程中以諧振造成了電壓尖峰，因此要求晶閘管元件和隔離二雌有較高的耐壓值。

　　換流浪涌電壓吸收回路。在正弦電勢波形上迭加的尖峰電壓，是由于換流過(guò)程中電動(dòng)機釋放漏感貯能所產(chǎn)生的。特別是在運行頻率較高的場(chǎng)合，在為了縮短換流時(shí)間而選擇較小的換流電容值的情況下，換流浪涌過(guò)電壓就更加嚴重。浪涌電壓將直接威脅功率半導體器件和電動(dòng)機的安全運行。為了減小這種影響，可以在逆變器輸出端，與負載電動(dòng)機并聯(lián)一個(gè)換流浪涌電壓吸收回路(也稱(chēng)為電壓箝位器)，如采用電壓箝位器以后，逆變器的輸出電壓和輸出電流波形如逆變器輸出電壓的尖峰可以限制在正弦電勢峰值的(11~12)倍以?xún)�。有源逆變器型式，可以使箝位電壓保持一定�?/p>

　　逆變器運行的可靠性問(wèn)題。在逆變器的直流側設有乎波大電感上，在電流閉環(huán)的作用下，可以有效地限制故障電流，即使在逆變器換流失敗或短路的情況下，也不會(huì )造成大電流而損壞元件，因此，電流型逆變器的衛作是可靠的。

　　能夠實(shí)現電能再生。在電動(dòng)機降頻減速時(shí)，系統能自動(dòng)地運行于再生狀態(tài)，可把機械能有效地轉變?yōu)殡娔�，并縮短電動(dòng)機的減速時(shí)間。此時(shí)，逆變器與整流器直流側電壓的極性反號，而電流的流向保持不變，功率由電動(dòng)機經(jīng)逆變器和整流器流向交流電源，實(shí)現再生制動(dòng)。因此，電流型逆變器能夠方便地實(shí)現四象限運行，其動(dòng)態(tài)特性好，容易滿(mǎn)足快速及可逆系統的要求。

　　使用電流型逆變器除了用于要求電變頻調速的系統以外，近年來(lái)在下述兩個(gè)方面受到較大的關(guān)注。(1)用于泵、風(fēng)機、增壓機等機械的節能。過(guò)去這些機械常用恒頻的交流電機拖動(dòng)，在流量、壓力要求變化時(shí)，用調節閥門(mén)的蘐蕓方法以滿(mǎn)足要求。這樣，就白白地浪費了大量的電能。電流型逆變器因有許多使用上的優(yōu)點(diǎn)，并且采用變頻調速，可以減小這些機械低速時(shí)的電能消耗，以達到節電的目的。(2)作為電動(dòng)機的起動(dòng)器。交流電動(dòng)機采用直接投入電網(wǎng)(電力電源)的起動(dòng)方法，不僅對于電網(wǎng)的沖擊很大，可能造成與電網(wǎng)聯(lián)接的其它用電設備的不正常運行，因而不適用于經(jīng)常要求起動(dòng)的設備。而且直接投入電網(wǎng)的起動(dòng)方法對于交流電動(dòng)機和生產(chǎn)機械也產(chǎn)生較大的沖擊，因而容易損壞設備。采用電流型逆變器向交流電動(dòng)機供電，可以用低頻起動(dòng)，逐步增高逆變器輸出頻率和電機的轉速，最后向步切換到電力電源上。因此，可以減輕對電網(wǎng)的沖擊，以及減小電機和機械的應方口作為起動(dòng)器，特別在生產(chǎn)機械無(wú)載起動(dòng)的情況下，逆變器的設計容量可大為減小。

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