高机能大容量交换电机调速节能技能
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高机能大容量交换电机调速节能技能

高机能大容量交换电机调速节能技能

能源欠缺和情形污染是人类当前面对的配合的世纪性困难。上世纪70年月以来两次天下性的能源危急以及当前情形题目的严峻性,引起天下各国对节能技能的普及存眷。我国能源出产和斲丧已列天下第二,但仍远远满意不了家产出产和人民糊口成长的必要,在能源异常求助的环境下,却由于在节能方面的庞大差距,造成单元产值能耗太大,每年的能源挥霍惊人。如相等一部门的风机、水泵类负载,因为采纳恒速驱动,挥霍掉大量的电能。这类拖动体系约占家产电力拖动总量的一半,假如回收调速节能技能则至少可节省20%以上的电能。我国“十一五”筹划提出了不绝进步能源操作服从和效益的节能方针,而节能事变的重点则放在奉行量大面广的节能技能上。个中一项重要法子就是要慢慢实现电念头、风机、泵类装备和体系的经济运行,成长电机调速节电和电力电子节电技能,只有这样才气以较低的能源斲丧弹性系数和较大的节能量来恒久支持百姓经济快速、康健、一连的成长。

另外,大量的煤炭、石油没有颠末深加工就被烧掉,不单热操作率低,还造成对情形的严峻污染。今朝,汽车废气排放太过已造玉成球性的温室效应,也是造成北京地域氛围污染的首要缘故起因之一。办理都市情形污染和交通拥挤的重要途径是成长高速民众交通器材(地铁,都市轻轨)及电动汽车,高速电气化列车则是实现城际快速交通的首选,其焦点技能都是上世纪80 年月以来和微电子技能并驾齐驱飞速成长起来的一门新技能———当代电力电子及交换电机传动技能。另外,在轧钢、造纸、水泥制造、矿井晋升、汽船推进器等家产和民用规模中也应普及行使大中容量交换电机调速体系。此时,交换调速体系的应用不单可到达节能的目标,还可实现整个体系的机能最佳,改进工艺前提,并大大提跨越产服从和产物质量。

从今朝把握的资料和市场上提供的大容量调速产物可以看到,今朝每年天下范畴内的交换电机调速体系的硬件,软件和外围装备的总贩卖额是48.5亿美元。个中欧洲、中东和非洲总共占39%,日本占27%,北美占21%,亚洲12%,最后是拉丁美洲的1%。从体系功率的贩卖漫衍看,小功率的调速体系如故支配着市场,1~4 kW 的调速体系占了总贩卖额的21%,5~40 kW体系则占总贩卖额的26%。可是跟着以IGBT、IGCT为代表的新型复合器件耐压、电流和开关机能的敏捷进步,大容量交换电机调速技能必将得到飞速的成长和长足的前进,其市场远景

异常激昂民气。

海外在高机能大容量交换电机传动技能的研究和应用上远远走在我们前面,已有MV·A级的高压逆变器产物大量投入市场,并应用于电力机车、船舰电力推进、轧钢、造纸及供水等体系中,交换电机变频调速技能及其产物已成为一些家产发家国度的先导财富。今朝我国大、中容量交换调速体系的研制事变起步较晚,许多必须的场所均为海外产物所霸占。

因此,研制机能靠得住,价值自制的大、中容量高机能交换电机变频调速体系,并尽快投入批量出产,对促进百姓经济成长,实现经济增添方法转变,,低落单元

产值能耗,冲破西方国度在此规模的把持职位,都将具有重要的计谋和实际意义。

1 大容量交换电机调速技能成长近况

20世纪80年月以来,当代电力电子技能开始向高频、高效(低开关消费)、高功率因数、高功率密度(组合集成化)及高压大功率偏向敏捷成长。以GTO、JT、MOSFET 为代表的自关断器件获得长足的成长,尤其是以IGBT 为代表的双极型复合器件的惊人成长,使得电力电子器件正沿着大容量、高频、易驱动、低消费、智能模块化的偏向提高。陪伴着电力电子器件的飞速成长,大功率逆变器及交换调速技能的成长也日趋高机能化。

1.1 传统大功率逆变电路

传统的大功率交换电机调速体系回收的调动器首要有:

1)平凡交-直-交三相逆变器;

2)降压-平凡变频器-升压;

3)交- 交变频器;

4)变压器耦合的多脉冲逆变器。

以上的大功率调动电路研究较量成熟,但在实现大功率交传播动的同时,在机能上没有什么打破,且装置伟大,建造本钱高,节制方法靠得住性低,而且对电网污染严峻,功率因数低,无功消费大,须附加谐波管理装置,装备本钱成倍增进。因此近十几年来,一些新型高压大功率逆变器,尤其是电压型多电平调动器拓扑引起了很多学者的留意。

1.2 新型多电平电压型逆变器

日本长冈科技大学的A.Nabae 等人于1980年在IAS 年会上初次提出三电平逆变器,又称中点箝位式(NPC)逆变器。它的呈现为高压大容量电压型逆变器的研制开发了一条新思绪。在此基本上,颠末多年的研究,成长出几种首要的多电平调动器拓扑布局,首要分两种[1][2][3]:第一种为单一向流电源的箝位型调动器拓扑,包罗二极管箝位型(DiodeClamped),电容箝位型(Capacitor Clamped),以及在此基本上成长出的通用型拓扑,尚有层叠式多单位拓扑(Stacked Multi-cell);第二种为独立直流电源的级联型拓扑(Cascaded Inverter with Separated DCSource)。现有的多电平调动器分类如图1所示。

高性能大容量互换电机调速节能手艺

按照直流电压源的性子和串联方法差异,上述两种拓扑可以用两个电路模子暗示:单一向流电源直接串联分压模子和多个电气独立的直流电源串联模子,别离如图2 和图3 所示。在图2中,多电平调动电路可以等效为虚线中的多路开关,实际中是由功率开关器件收集组成的,差异的开关状态即代表接到差异的节点。图3 中作为直流电源的VDC1……

高性能大容量互换电机调速节能手艺

VDCn颠末调动电路的差异开关状态,可以在输出端组合出多种电平值。

多电平调动器拓扑布局与平凡两电平逆变器对比具有以下利益:

1)更得当大容量、高压的场所;

2)可发生M层路线形输出电压,理论上进步电平数靠得住近纯正弦波形,谐波含量很小;

3)电磁滋扰(EMI)题目大大减轻,由于开关器件一次举措的dv/dt 凡是只有传统双电平的1/(M-1);

4)服从高。消除同样谐波,双电平回收PWM节制法开关频率高、消费大;而多电平逆变器可用较低频率举办开关举措,开关频率低、消费小,服从进步。

除上述配合特点外,几种拓扑布局各有优弱点,

现较量如下。

1.2.1 二极管箝位的多电平逆变器

二极管箝位式多电平布局是呈现较早,应用场所较多的一种布局。这种布局的特点是回收多个二极管对响应开关器件举办箝位,输出响应M电平的相电压。二极管箝位式拓扑具有多电平逆变器配合的利益,但存在自身不敷:

1)箝位二极管遭受的电压不匀称;

2)器件所需额定电流差异,按最大额定计划将造成(M-1)(M-2)/2 的开关器件容量上有所挥霍,操作服从低;

3)直流侧电容因为一个周期内的流入和流出的电流也许不相称,造成差异级的直流侧电容电压在转达有功功率时呈现不平衡征象;

4)当举办有功转达时,如不附加恒压装置,必将导致M 电平逐渐变为三电平(M 为奇数)或两电平(M为偶数)。办理的步伐凡是可用PWM电压调理器

或电池来取代电容,但这样又将导致体系伟大,使本钱升高。


更新日期: 2018-12-02 08:02
编辑作者: sunbet娱乐登录
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