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1前言 國外某公司利用一種新的高壓變頻技術,生產出功率為315kW~10000kW的完美無諧波高壓變頻器(PERFECTHARMONY),無需附加輸出變壓器實現了直接3kV或6kV高壓輸出;首家在高壓變頻器中采用了先進的IGBT開關器件;達到了完美的輸入輸出波形,無需附加任何濾波器就可以滿足各國供電部門對諧波的嚴格要求;輸入功率因數達到0?95以上;總體效率(包括輸入隔離變壓在內)高達97%。達到這樣高指標的原因是因為采用了三項新的高壓變頻技術:一是在輸出逆變器部分采用了具有獨立電源單相橋式SPWM逆變器的直接串聯疊加;二是在輸入整流部分采用了多相多重疊加整流技術;三是在結構上采用了功率單元模塊化技術。 2單相橋式SPWM逆變器的直接串聯疊加 單相橋式SPWM逆變器的直接串聯疊加法,是通過N個具有獨立直流電源的單相橋式SPWM逆變器直接串聯的方式級聯而成的,這是專為高壓大功率逆變器使用的一種串聯疊加法。此法是用N個依次移開2π/N相位角的載波三角波,與同一個正弦調制波進行比較產生出N組控制信號,用這N組控制信號(N組信號依次相差2π/N相位角)去依次控制N個具有獨立直流電源的單相橋式SPWM逆變器,使每一個單相橋式逆變器輸出相同的基波電壓,然后將N個單相橋式逆變器的輸出電壓串聯起來,就可以得到多電平SPWM無諧波電壓輸出,這種串聯不存在均壓問題。 2?1兩個單相橋式SPWM逆變器的串聯疊加 現個具有獨立直流電源單相橋式SPWM逆變器的直接串聯疊加電路如圖1所示。由于N
圖1兩個單相橋式SPWM逆變器的串聯疊加
圖2A1及A2串聯疊加后的波形 為了求出單相橋式SPWM逆變器A1、A2的輸出電壓up1、up2的SPWM波形,必須先求出SPWM波形中各脈沖前、后沿a、b點的座標,為此先列出載波三角波的方程式: 對于單相逆變器A1α=0
對于單相逆變器A2α=180° K=0,±1,±2… 調制波的方程式為:us(t)=Ussinωst(3) 對于單相逆變器A2的輸出電壓up2的波形, 在采樣點a: 令ωst=Y;ωct=X, 則X=2πK+π-α-πMsinY 在采樣點b:X=2πK+π-α+πMsinY 從圖2中A2的up2波形可知:X=ωct在2πK+α到2π(K+1)+α區間內,在a、b點之間得到up2的正脈沖,故可以得到up2的SPWM波的時間函數式為: 函數up2(X,Y)可以用雙重付里葉級數表示: 式中: 將式(4)代入上式得: 由貝塞爾函數得:
當n 當n ·〔cosm(π-α)+jsinm(π-α)〕 因為up2(X,Y)是奇函數,故得: Aon=0 當n=1時,Bo1=ME;當n≠1時,Bon=0 故得up2的SPWM波形的雙重付里葉級數式為: ·cos〔(mF+n)ωst〕(6) 由于A1的載波三角波的α=0;由于A2的載波三角波的α=π,A1和A2用的又是同一個正弦調制波,所以由式(6)可得: cos〔(mF+n)ωst〕(7) ·cos〔(mF+n)ωst〕(8) 由于up1(t)和up2(t)的基波電壓相同;同時又有sinm(π-0)+sinm(π-π)=0。對于cosm(π-0)+coom(π-π):當m等于偶數時等于2;當m為奇數時等于零,所以式(7)和式(8)相加得到的uA的雙重付里葉級數式為: 由式(9)可知:N=2的串聯疊加在逆變器A相輸出電壓中得到的是五電平電壓輸出。在uA中不再包含2F±1次以下的諧波,僅包含2F±1以上的諧波。uA=up1(t)+up2(t)的波形如圖2所示。 2?2N個單相橋式SPWM逆變器的串聯疊加 當N ·cos〔(mF+n)ωst〕(10)
圖3N個獨立電源直接串聯疊加 ·cos〔(mF+n)ωst〕(11) …… cos〔(mF+n)ωst〕(12)
所以:A相的輸出電壓uA等于: uA=up1(t)+up2(t)+…+upN(t) 例如N=5時: 當N=5時串聯疊加后在A相輸出電壓中將得到11電平電壓輸出,在uA中將不再包含5F±1以下的諧波,而只包含5F±1以上的諧波,其波形如圖4所示。 由式(13)可知:采用N個具有獨立電源的單相橋式SPWM逆變器的直接串聯疊加后,在A相輸出電壓中將得到(2N+1)個電平的電壓輸出,在uA的雙重付里葉級數中可以消除NF±1次以下的諧波,。例如當開關頻率fs=6000Hz,載波比F n=±1,±3 n=±1,±3 圖4當N=5時串聯疊加的輸出電壓波形
圖518相三重疊加整流電路 3多相多重疊加整流 完美無諧波高壓變頻器的輸入整流器部分主要采用的是18相三重疊加整流方式,和30相五重疊加整流方式。 3?118相三重疊加整流 δi為在ti點的跳躍值,n=1,2,3…m; T為函數重復周期。 用Biriger公式對ia的十梯級等階寬階梯的基波與各次諧波幅值進行計算可得 Imn 用此式算出基波與各次諧波幅值為: Im1=3.175Id;Im5=0.144Id;Im7=0.0838IdIm11=0.053Id;Im13=0.0554Id… 故輸入電流ia的付里葉級數式為: ia 〔sinωt+0.045sin5ωt+0.0264sin7ωt+0.0167sin11ωt +0.0174sin13ωt+0.0588sin17ωt?0.034sin19ωt〕 (16) 由此式可知ia的低次諧波含量大大減小。 3?230相五重疊加整流 用Y/ΔΔΔΔΔ接線輸入變壓器的30相五重疊加整流電路與輸入電流ia Im
圖630相5重疊加整流電路
圖7功率單元模塊電路示意圖 用此式算出基波與各次諧波的幅值為: Im1=5.274Id;Im5=0.220Id;Im7=0.118IdIm11=0.055Id;Im13=0.0433Id;Im17=0.033IdIm19=0.0317Id;Im23=0.0358Id;Im25=0.0026Id輸入電流ia的付里葉級數式為: ia +0.0223sin7ωt+0.0104sin11ωt+0.0082sin13ωt +0.0063sin17ωt+0.006sin19ωt+0.0067sin23ωt +0.00048sin25ωt+…)(18) 由此式可知25次以下的諧波大大減小了。 4功率單元模塊化 為了便于生產和維修,完美無諧波高壓變頻器采用了功率單元模塊化方式,功率單元模塊的電路如圖7所示。它是由熔斷器、三相橋式整流器、直流濾波電容及IGBT單相全橋逆變器組成的電壓型功率單元。單元中的直流濾波電容要足夠大,以使變頻器可以承受30%的電源電壓下降和5個周波的電源電壓失電。 用3?3kVIGBT開關器件組成的功率單元,可以輸出4160V中壓的、兩個功率單元串聯的SPWM電壓源變頻器如圖8所示。由于串聯的功率單元個數少,為了獲得優良性能,在變頻器的輸出端可以附加輸出交流濾波器。輸入整流電源采用的是18相三重疊加整流器。 采用五個電壓為690V的IGBT功率單元串聯,輸出電壓為6000V的電壓源變頻器電路如圖9所示。由于采用的是具有獨立直流電源的功率單元模塊的串聯,所以不存在均壓問題。功率單元中IGBT的開關頻率為600Hz,每相有五個功率單元串聯,所以輸出相電壓的等效開關頻率為6000Hz。輸入整流電路采用的是6000V的電壓源變頻器30相五重疊加整流電路,輸入電流失真為0?8%,輸入電壓失真為1?2%,輸入輸出電壓和電流的波形非常接近于正弦。
圖8兩個功率單元串聯的SPWM電壓源變頻器(輸出電壓4160V)
圖9五個功率單元串聯的輸出電壓為 5結語 這種完美無諧波高壓IGBT變頻器,解決了高壓變頻器存在的開關器件串聯均壓、諧波和效率三大難題。采用具有獨立直流電源單相橋式SPWM逆變器的直接串聯疊加技術,減小了輸出電壓的低次諧波,方便了輸出電壓的調節,消除了開關器件串聯的穩態和動態均壓問題,減少了單個開關器件的開關頻率,提高了逆變效率;采用多相多重疊加整流技術,減小了輸入電流諧波,減少了對市電電網的污染,提高了輸入功率因數;采用功率單元模塊化技術方便了安裝與維修,提高了變頻器的可靠性。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
完美無諧波高壓IGBT變頻器
- 變頻器(154850)
- IGBT(261265)
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5VLT HVAC低諧波變頻器的操作手冊免費下載
VLT 低諧波變頻器是一種大功率型 VLT 變頻器,帶有集成的有源濾波器。 有源濾波器是一種積極監測諧波失真水平并向線路注入補償性諧波電流以消除諧波的裝置。
2019-11-15 08:00:00
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2淺談變頻器中為什么會產生諧波的原因
諧波是變頻器運行過程時,電源整流和逆變過程中產生各種諧波。諧波會對電源供電系統,負荷和線路中的其他設備造成影響和干擾。
2020-04-13 19:40:09
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10570高壓變頻器的組成及工作原理
高壓變頻器指的是串聯疊加性高壓變頻器,即通過采用多臺單相三電平逆變器串聯連接,輸出可變頻變壓的高壓交流電。本文重點介紹下高壓變頻器有幾部分組成,以及高壓變頻器的工作原理是怎樣的。
2020-05-26 11:50:11
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21399關于背景諧波對變頻器的影響,將會帶來哪些危害
工業生產場合中,為了保證生產線的自動化,并且需要控制其組建成本,那么變頻器就成了許多自動化場合不可或缺的驅動控制單元,當下方出現大功率或大量的變頻器投入使用時,就會造成電網中諧波含量增加,總而互相
2020-07-31 10:01:50
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3584變頻器諧波產生的機理及抑制干擾的對策
變頻器諧波干擾途徑還是與一般無線電干擾一樣分傳導和輻射,在傳導的過程中,與變頻器輸出線平行敷設的導線又會產生電磁耦合形成感應干擾;變頻器輸出側諧波又會輻射,對附近的無線電設備產生干擾,其干擾途徑如圖1所示。
2020-07-31 17:35:08
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3606變頻器諧波的來源及計算方式
變頻器諧波是變頻器運行過程中,需要對輸入電源用大功率二極管整流(或晶體管/逆變模塊)進行逆變;在其逆變過程中,在輸入輸出回路產生的高次諧波。
2020-09-05 11:57:21
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關于變頻器諧波治理常用方法的簡單介紹
來提供其所需要的電源電壓從而達到節能調速的效果,很多場合需要依靠變頻器的功能達到一些特殊的生產工藝。 但是隨著變頻器的普及,其所帶來的弊端也逐一展露出來,譬如:諧波,我們知道變頻器是典型的諧波源負載,在其使用
2020-11-02 14:21:55
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1902變頻器諧波治理方案
傳導是指高次諧波按著各自的阻抗分流到電源系統和并聯的負載,對并聯的電氣設備產生干擾;感應耦合是指在傳導的過程中,與變頻器輸出線平行敷設的導線又會產生電磁耦合形成感應干擾;電磁輻射是指變頻器輸出端的高次諧波還會產生輻射作用
2021-02-08 17:25:00
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4575減小變頻器的電流諧波的主要解決方案有哪些
什么情況變頻器前加無源濾波器? 此濾波器主要是針對變頻器在整流過程中產生的諧波的特點,進行了專門的優化,理論上在變頻器諧波治理方面有一定好處,就是避免變頻器干擾電網了吧,但是國內似乎很少有人裝這些了
2021-05-07 17:58:23
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2175變頻器如何產生諧波電流
變頻器工作時,之所以產生諧波電流,是因為變頻器輸入端的整流電路阻抗不是一個定值,其阻抗著外加電壓的變化發生變化,這就導致整流器從電網吸取的電流不是正弦電流。
2021-05-28 16:36:29
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2813變頻器輸出電抗器的功能和特點是怎樣的
MLAD-VR-SC變頻器輸出電抗器能夠有效降低IGBT/IPM/PIM等逆變器件在開關時產生的瞬間高壓,抑制變頻器逆變過程中產生的諧波,補償電纜分布電容的影響,減小負荷電流的峰值,延長變頻器的有效傳輸距離,保護電動機,延長電動機的使用壽命。
2021-12-31 16:14:08
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3730變頻器諧波干擾現象、原因及解決辦法
變頻器的諧波干擾是現在比較普遍,也是亟需解決的問題之一。像變壓器發熱、噪聲、銅損和鐵損增加;低壓電氣誤動、拒動、頻繁損壞等;通信時斷時續、通信速度變慢;監控屏幕出現雪花、橫紋;傳感器顯示數值紊亂、亂
2022-07-06 11:02:21
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8218變頻器的諧波干擾現象原因及解決方法
“透過現象看本質”,只有看到問題的本質,才能牽住問題的牛耳,然后,才有可能順利地解決掉這些問題,對于變頻器的諧波來講,也是如此。綠+波杰+能專注變頻器諧波治理20余年,現場親自查看過的,再加上客戶通過各種途徑描述給綠+波杰+能的變頻器諧波干擾現象,有數萬例之多。
2022-07-06 17:10:36
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5214變頻器高次諧波的治理方法
隨著電力電子技術的發展,變頻器在電力電子系統、工業等諸多領域中的應用日益廣泛,變頻器產生的高次諧波對公用電網產生的危害也日益嚴重。
2022-10-13 14:46:03
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3396高壓變頻器與低壓變頻器的區別
高壓變頻器指的是一種將工頻電源通過變頻器(也稱為交流變頻器)轉換為可調頻率、可調幅度高壓電源的電氣設備,常用于工業生產中的高壓電機控制。其工作原理是將輸入的交流電源經過整流、濾波電路得到直流電源
2023-03-17 17:15:01
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8549變頻器諧波治理方案(上)
變頻器,晶閘管供電的直流電動機、無換向器電動機等凡是在電源側有整流回路的,都將產生因其非線性引起的高次諧波,因此對通用變頻器的諧波治理就顯得尤為重要。接下來跟著薩頓斯Satons一起來了解一下變頻器諧波產生的原理
2023-04-04 10:37:12
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1426高壓變頻器與低壓變頻器的作用及區別
高壓變頻器主要用于工業領域的大功率應用,而低壓變頻器則適用于家庭和小型設備的低功率應用。它們在電壓范圍、功率級別和適用場景上存在明顯的區別。
2023-07-25 10:57:23
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2378高壓變頻器與低壓變頻器的區別是什么?
高壓變頻器通常用于工業領域,適用于大功率、高電壓(通常超過1kV)的應用。它們可以提供較高的輸出功率和承載能力,適用于驅動大型電機、發電機組和其他高功率設備。高壓變頻器的電路設計和控制系統通常更為
2023-09-09 08:08:46
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高壓變頻器的應用領域?
高壓變頻器是一種重要的電力控制設備,適用于許多不同領域和行業。以下是高壓變頻器的主要應用領域。 1. 工業生產:高壓變頻器廣泛應用于工業生產中,例如壓縮機、風機、水泵等。通過提高設備的流量和壓力
2023-10-24 09:41:24
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2041變頻器IGBT頻繁損壞的原因及解決方案
在工業生產過程中,變頻器是一種常見的電力設備,其穩定性和可靠性對生產過程至關重要。然而,在實際使用過程中,我們可能會遇到變頻器的IGBT頻繁損壞的問題。這不僅會影響生產進度,還會增加維修成本。那么,變頻器IGBT頻繁損壞的原因是什么呢?又該如何解決這個問題呢?
2023-11-05 09:23:50
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高壓變頻器日常維護必修課
高壓變頻器被廣泛應用于冶金、電力、化工等工業場 景,主要用于高壓交流電機的變頻調速。作為工業傳動領域的主要核心產品,高壓變頻器保持穩定、可靠的運行狀態尤為重要。因此,為了減少因變頻器維護不當或者現場
2023-12-18 14:10:06
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變頻器諧波是怎么產生的
不利影響。了解變頻器諧波的產生原因及原理對于采取適當的抑制措施至關重要。 一、變頻器諧波產生的原因: 非線性負載特性:變頻器含有非線性元件,如二極管、晶閘管、IGBT等,這些元件在工作過程中會導致電流波形失真,從而產
2024-01-23 11:30:38
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淺談變頻器中最易出現故障的電路及元件 | 變頻器整流橋如何判斷好壞
中最容易損壞的電路及元件有哪些嗎?如果您想知道的話! 變頻器電路中最容易損壞的幾部分電路。變頻器中最容易發生故障的電路有:“電源電路部分中的高壓側整流濾波電路、開關電源高壓側部分、IGBT逆變電路、IGBT驅動電路、
2024-02-25 16:54:20
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變頻器諧波抑制技術及其影響分析
變頻器作為現代電力系統中不可或缺的重要設備,廣泛應用于工業、商業和民用領域。然而,變頻器在運行過程中會產生諧波,這些諧波不僅會對電網造成污染,影響電能質量,還可能對系統中的其他設備造成損害。因此
2024-06-24 14:16:18
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1838大容量變頻器高次諧波的預防措施
對小容量的通用變頻器,高次諧波很少成為問題,但當使用的變頻器容量大或數量多時,往往就會產生高次諧波電流和高次諧波干擾問題,因此對于高次諧波先采取適當的對策和預防措施是非常重要的。 1、改善變頻器結構
2024-07-30 08:43:36
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高壓變頻器工作原理 高壓變頻器日常維護保養
高壓變頻器是指輸入電源電壓在3KV以上的大功率變頻器,主要電壓等級有3000V、3300V、6000V、6600V、10000V等電壓等級的高壓大功率變頻器。高壓變頻器是一種串聯疊加性高壓變頻器,即
2024-11-20 15:20:58
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2229變頻器諧波引發系統電源故障分析與處理
變頻器諧波引發系統電源故障的分析與處理是一個復雜但至關重要的問題,以下是對該問題的詳細分析與處理建議。 一、變頻器諧波的產生與危害 1. 產生原因: ● 變頻器是工業調速傳動領域中應用廣泛的設備,其
2025-05-11 16:58:51
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適用變頻器輸入輸出諧波檢測的諧波分析儀
一 變頻器諧波影響 變頻調速技術是電機能效提升計劃的重要技術依托。工信部和質檢總局頒布的“電機能效提升計劃(2013-2015)”中指出:在風機、水泵、壓縮機等需要頻繁調節流量的場所,采用變頻調速
2025-07-15 09:59:37
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解決變頻器對電機的影響
諧波干擾問題 變頻器工作時會產生豐富的高頻諧波,這些諧波通過電纜傳導和空間輻射兩種方式傳播。實測數據顯示,變頻器輸出的電壓波形總諧波畸變率(THD)可達10%-15%,遠高于電網供電時的2%-3%。高頻諧波會導致電機繞組產生額外的銅損和鐵
2025-12-31 07:43:48
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