IGCT设计高压大功率变频器

来源:《变频器世界》 作者:李旷,张宪峰,郭自2012年02月09日 10:07
[导读] 高压大功率变频器的性能试验是一个难题。本文主要介绍采用igct组成的大功率变频器和试验方法,仅供参考和借鉴。

  1 引言

  目前,高压大功率变频器是一个十分重要的应用领域。目前,abb等国际大公司均推出了基于igct的三电平变频器。但在高压大功率应用条件下,三电平技术的可靠性在国内还有待于提高。此外,高压大功率变频器的性能试验也是一个难题。本文主要介绍采用igct组成的大功率变频器和试验方法,仅供参考和借鉴。

  2 构成原理

  2.1 6kv变频器

  具体的工作过程是:以6kv变频器为例,见图1。电网电压经过移相变压器降为1750v,经整流桥d整流,然后进入由电容器cc、cd、电感lc、电阻rc、二极管ds组成的缓冲电路,然后电信号输入由igct逆变桥组成的两电平功率单元,每相由两个igct功率单元进行串联组成,形成交流电压,然后高压输出给电机。

  

 

  每个两电平功率单元由整流桥、稳压电路、igct逆变桥组成,稳压电路接入igct逆变桥输入端,电阻rc与二极管ds串联,两端与电感lc并联,在电阻rc与二极管ds之间接有电容器cc,电容器cc另一端接电容器cd;电容器cd另端接电感lc与电阻rc的输入端。igct逆变桥由四个由igct器件与二极管dr组成的反并联单元构成。

  对于6kv变频器,移相变压器二次侧电压1750v,功率单元直流侧电压2500v,每相2个功率单元串联,功率部分只需6个功率单元。移相变压器共6个副边绕组。

  这样,每个功率单元输出的最高电压为1750v,2个功率单元串联就能够输出3500v,正好对应于6kv系统的相电压。

  对4500v/4000a的igct而言,其长期工作电流有效值可达1500a。所以,变频器的容量为

  s=1.732×6000×1500=15000kva

  考虑到电机的功率因数,此种变频器可以轻松驱动12000kw的电机。

  2.2 10kv变频器

  见图2。对于10kv变频器,移相变压器二次侧电压1900v,功率单元直流侧电压2700v,每相3个功率单元串联,功率部分只需9个功率单元。移相变压器共9个副边绕组。

  

 

  这样,每个功率单元输出的最高电压为1900v,3个功率单元串联就能够输出5700v,正好对应于10kv系统的相电压。

  在要求高可靠性的场合,每相也可以串联4个igct功率单元。

  对4500v/4000a的igct而言,其长期工作电流有效值可达1500a。所以,变频器的容量为

  s=1.732×10000×1500 =26000kva

  考虑到电机的功率因数,此种变频器可以轻松驱动22000kw的电机。

  2.3 3kv变频器

  见图3。对于3kv变频器,变压器每相采用一个功率单元的形式,功率部分只需3个功率单元。

  

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