利德华福高压变频器在双机拖动提升机上的应用(2)

HARSVERT-FVA系列能量回馈型矢量控制高压变频器由激磁涌流抑制柜、变压器柜、功率柜和控制柜组成，各柜体结构如图5所示

图5、高压变频系统的构成

下面根据柜子从左至右的摆放顺序，逐一介绍变频器各组成部分的结构及作用。

变频器上电时冲击电流可达到电机额定电流的6-10倍，系统配置的激磁涌流抑制柜内设有真空接触器和限流电阻，可以有效限制变频器高压上电时的充电电流和激磁涌流，保证变频器高压上电电流限制在1倍额定电流之内，真正实现对电网的零冲击。具体功用：

(1)消除上电时对IGBT的冲击，加强可靠性， 大大增加设备使用寿命;

(2)消除上电时对电网的冲击，避免电网电压瞬间跌落，干扰其他设备的正常运行。

变压器柜内装有整流变压器，该变压器采用免维护型干式变，绝缘等级为H级，最高耐受温度180℃。变压器将网侧高压变换为副边的多组低压，为功率柜中的功率单元供电，由于变压器副边绕组的独立性，使每个功率单元的主回路相对独立，其工作电压由各个低压绕组的输出电压来决定，工作在相对的低压状态，类似常规低压变频器，便于采用现有的成熟技术。各功率单元间的相对电压，由变压器副边绕组的绝缘承担，避免了串联均压问题。变压器设有温控设备，能够实时监控其内部温度，在温度较高时发出报警信号，在温度过高时发出跳闸信号。此变压器与通用型高压变频器的变压器比较，有两点不同，1、因为每个模块都要向电网回馈能量，所以变压器每个绕组的阻抗要求比较均匀，造价比较高;2、此变压器二次绕组无需移相。

功率柜中装有功率单元，每个功率单元结构上完全一致，可以互换，其主电路结构为图6。功率单元利用IGBT进行同步整流，同步整流控制器实时检测单元电网输入电压，利用锁相控制技术得到电网输入电压相位，控制整流逆变开管关所构成的相位与电网电压的相位差，便可控制电功率在电网与功率单元之间的流向。逆变相位超前，功率单元将电能回馈给电网，反之电功率由电网注入功率单元。

图6 功率单元内部基本电路结构

通过前部IGBT进行三相全桥方式整流，整流后的给滤波电容充电，确定母线电压， 通过对后部的IGBT逆变桥进行正弦PWM控制实现单相逆变。当电机进入发电状态后，后部IGBT中的二极管完成续流外，又起全波整流，使能量能够转移到滤波电容中，结果母线电压升高，达到一定程度后，启动前部IGBT，进行SPWM逆变，通过输入电感，返回到移相变压器的次极，通过变压器将能量回馈到电网，产品具备100%定额功率的能量回馈能力。

变频器的输出侧由每个单元的U、V输出端子相互串接而成星型接法给电机供电，通过对每个单元的PWM波形进行重组，可得到如图7所示的阶梯PWM波形。这种波形正弦度好，dv/dt小，可减少对电缆和电机的绝缘损坏，无须输出滤波器就可以使输出电缆长度较长，电机不需要降额使用，可直接用于旧设备的改造;同时，电机的谐波损耗大大减少，消除了由此引起的机械振动。