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電流型變頻調(diào)速和變頻器的多重化

文檔作者：林琪文檔來源：福州大學(xué)		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年10月09日
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電流型變頻調(diào)速和變頻器的多重化
福州大學(xué)林琪
[摘要)奉文舟}羈韭疑調(diào)遺磊境中高擻諧斌產(chǎn)生的睹【西、諧漣的計算和諧被的危害．討論電讖壹遵盤器爹重
訖降低諧漣的方姥。 ．
一
． 前言
隨著蹙頻調(diào)連研究的耀入發(fā)腱，近十年來，
酗內(nèi)外發(fā)表丁許多有關(guān)變頻諧波的文章。本文
疵電源逆變器輸出電流諧波的計算、高次港波
對電動機、變壓器、電網(wǎng)和發(fā)電機產(chǎn)生的危害，
以及降低商次諧被的方法進行討論
二、電流型逆變器變頻調(diào)速
1． 電流型逆變器輸出電流波型
電流型逆變器的主電路見圈1。
． 【’ ! ，KP_
j i j r I‘ —{ _
’ — — Z ! ! ’
一h
— — — ‘
k
j j 卜 ---tI---
{ z
圈 電壤耍逆變囂
電流型變頻調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)好，容易
限瓶保護．叉能再生制動， 可用于經(jīng)常變逮和
艇向的場所。
逆變器曲晶閘管KP一如觸發(fā)脈沖后，按
順序?qū)ǎ?輸出電流j j“l(fā)c渡形0 如圖2所
示。改變舡發(fā)脈沖的彀率，就可實理變鞭調(diào)速。
如果電前機繞組為Y形連接，其線電流波形見
圖2}若電動機繞組為△ 形連接 其相電流i
一i c町韞據(jù)每個瞬間只有魏個晶閘管導(dǎo)通的
前提確定，等效電掰見圖3， 渡形見圍2 (b)。
l^
●
lB
1C
(b)
- ～
I^丑
薯通的晶曙臂
田2 電糖塑逆盤器轅出電流漣形
圖3 △ 負(fù)藏KPI·導(dǎo)謠的電巍分配
2． 諧波產(chǎn)生的原因
把逆變器送給電動帆的電流i 按富氏級
數(shù)展開有
一27
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： Σ inn。￡
式中． =： 1 Jj i td。t
= {一』ksinncotd~ot
塾i一 I’
“n I I 3
墊(c (30；n)一?！?(t50~n))
“n
當(dāng) ， a 一墨 k I
n= 3， a3-二0
n=5， a；=一蘭
5 ，
人式(1)得
：k sjn塒一 i 5
一 m + 旨咖
+ 咖13 ?
式中， = 旦ld 為基波電流幅值
I ；si~cot為電動機產(chǎn)生拖動負(fù)載的力矩
一28
困{ 電藏型諸裟柑對櫥值
(2)
高次諧波的相對幅值如圖d所示．高次諧
波的次致表示為
n= 6K=F1 ． (3)
式中， K一1、2、3??
3． 高次諧波的危害
．(1)對電動機產(chǎn)生的危害
糯次諧波使電動機的機械特性變差，產(chǎn)生
抹振、噪聲加大、櫥耗增加和效率降低。高次
諧波使電動機產(chǎn)生的脈振轉(zhuǎn)矩為
M #．《：= _． ．msin6Keot (4)
式中． K=l、2、3? ?
當(dāng)?shù)退佥p載的條件下， 電動機可能爬行。
(2)對電網(wǎng)產(chǎn)生的危害
當(dāng)電網(wǎng)電壓包盤諧波時．將影響附近精密
設(shè)備的運行和無線電蘧汛。
(3)對發(fā)電機和變壓器產(chǎn)生的危害
高次諧波將使電力變壓器鞠發(fā)電機的損耗
和發(fā)熱增加、效率降低，高次諧波對發(fā)電機也
同樣會產(chǎn)生如式({)的脈報轉(zhuǎn)矩
4． 減弱高次諧波影響的方法
減弱高次諧波影響的方法， 目前國外已有
采用變頓電動饑的方法．它能抗脈振、降低噪
聲、降低溫升、提高效率等。另外，也可采用
多重化，PWM變顛調(diào)速、交一交變頻謂建和在
電網(wǎng)并聯(lián)諧波吸收裝置等方法
曼、直接耦合多重化
1． 童接耦臺三重他的主電路
直接耦臺三重化的主電路如圖5所示。
廠趣
圖 矗按藕合蘭鎣冬芏 路
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在這個電路中逆變器不用轄出變壓器，而
果用三套相同的電流型逆交器，其三個逆變器
觸發(fā)脈沖有相位整，{蓬變器轄出相位差為30。
的f^l、 、 三個電麓．合成后的電流波形如
圖6， 比較接近正弦渡。
嘲6 直接藕臺蘭重化合成電德
諧波分析 ‘
把囝6中j^披形按富氏級斂展開：
at-= ÷f n力刪
； 羔(f nn“d ．
+j 2 洲“
斗1 3ks l Id
÷ f 21~trm a哦
十f L#inn d )
些(j+c∞30~n+c~50~rt-cos120"n
∞
一c嘴1 50。 — 0 i80 n1
當(dāng) 一l，a，：呈一 衛(wèi) I皿， ；
n=：3， 3： 0
n：5，&amp;amp; ：導(dǎo)(墨二睪 呈)Id 0．05361 。；
．
n_7’a =詈(生 o，03821=
l，a == (等 D．0909t=：；
n=】3，舢。=- ( ± 至)L o．0767k 。
將aI、a ? ·aj^代入式(1)：
廣shm +0。0536sin5o．~t+ 0，0382sinT<,)~
+ 0．0909slnl1砒+ O 0767'~nI3 + ? ? ] (S)
式中，k 蘭H = 旦L}為基波電流櫥值
． 是
電流型逆變器輸出基波電流輻值的2。74倍
多重化后的高移：諧波相對櫥值如圖7所示。顯
然，多重化后高攻諧波大為降低 【=螭者注)。
·漕喧
趺教
翻7 多重讓后諧波相對幅值
四、變壓器耦臺多霹化技術(shù)
1．三套逆變器、變壓器輛臺三重化主電路
圖8是由三個相同相位觸發(fā)脈沖的電流型
逆變器加到有三個輸入繞組的三相變壓器進行
耦臺，變壓器主方有兩個曲折連接的繞組。奠
蓮接方式為 、>一' ／△ 壟的多重化技術(shù)，
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在分析多重化和計算時， 可等效為相位差+
20"、0 和一2 三個變壓器的輸出。變壓器輸出
流入電動機的合成電流 表示在圖9 。
圍8 三套遵變器、變壓囂藕臺三重他主電路
圈9 變壓器藕臺三重化輸出電藏波形
’ 三套電流型逆變器直接耦合三重化，相位
互差z0。，輸出電流波形見圖l0。其合成電流接
近正弦波，在有限容量的功率半導(dǎo)體器件的條
件下， 可供更大容量電動機的變頻謂速。
圍lO 三套電藏型遒壹器直接藕臺三重他電藏
波形
z．甩一個可控整流囂、三套逆變器變壓器
耦臺三重化主電路
三套逆變器和變壓器精合三重化主電路除
圖8外，還可接成如圖f1所示。一個可控整流
器加到三個電流籃逆變器l～3輸出經(jīng)變壓器
三重化，其三個逆變器的結(jié)構(gòu)相同，觸發(fā)脈沖
同相位t變壓器主方為三繞組三相變壓器進行
耦合，其連接方式為 、△ 、卜／卜型，在分析
多重化和計算時．變壓器可等效為Y／Y一2、
△ ／Y一3和Y／Y一4。多重化后電動機可得到
接近正弦波的電流，本電路可適用于中大容量
電動機的變顴謂速。
圈l l 甩一套可控整藏三妻逆變器變壓囂藕臺
三重忱主電路
3， 一套逆變囂、變壓器穆相三重化方案
本方案電路如圖l2所示。
圈12 一衷i毫變器變壓器移相三重化電路
這個方案采用一套電藏型逆變器，分別加
到卜、△ 、卜／卜型多繞組蘭相變壓器上，在分
析多重化技術(shù)和計算時，變壓器可等效為Y／Y
一2、△ ／Y一3和Y／Y一{ 多重化后變噩器輸
出電流更接近正弦波“ ．本電路可適用于中謄
揖電動機的變頻調(diào)速。
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五、結(jié)束語
電流型變頻調(diào)遘方案．一些先進國家已盎
采用，也育批量生產(chǎn)，我匿尚在砑制中 應(yīng)該
看到，高次讒渡的存在和影響是一1；可忽視的問
題，本文論述的電流塑逆變器多電化技術(shù)和變
雎器多重化，就是較為成功的變舞謂逮方案．它
可以使諧波大為降低，系統(tǒng)的性能提高
(編者注)圈5所示的直接耦臺三重化靠案，相位
蓖為30"．不如典型的方案(相位差為20。)好。前者的
5次，7扶諧波電流比后青大。由式(5)知，前者(相
位差為3 )的5扶，7歡諧被電流的幅值分別是
! ： 型 3-2~o
． 0586~
一0．161 8h
k： 叢 盟n 03~2h
一0．1l 8lh
后者(相位整為29。)分 4是
= (1+ 2ecs20 ) 地0454~
一0．144Ild
I 一蘭 (1+‰ 2 )×0． 02641
一D 0838~
所 ．從諧被電流看．圖5的方案不如罐位差2O
的萬案好。
參考文獻
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1988年
[2)林琪t變顛電動機設(shè)計的討論一《電氣自動
億，1987年第1期
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[{)D帥 r‘8 ^ Modified c帆Ifol fo Fagt- ●
R m se C~rrent So~rce Inve~er l}iivl~,·{刪皿打Ⅲ
oll Ind．App}， j986·No4
專專 業(yè)分會囂(籌)登正、 副主任委員第二敬 工一作?會議一在?蛹一召?開
中國低壓電器行業(yè)協(xié)臺通用電器專業(yè)分會(肄)
正、副主任委員第二次工作會議1989年12月9 13至
l1日崔上海西郊仙霞賓饋舉行。正 剮主任委員單位
l8名代寰出席r臺議，機械電子工業(yè)部第一裝備司高
鎊全同意出席丁會議，并講丁話．
中國低壓電器行業(yè)協(xié)會通用電器專業(yè)分會(籌)主
任委員，沈陽低壓開關(guān)廠廠長張寶林同志主持丁這改
臺議。他首先代表“專業(yè)分舍”對大家一年來的工作及
所取得的成績蛤予了充分的肯定，他說：“一年來，拽
婀通用電器專業(yè)甜會(籌)在會員單位的大力支持和通
力合作下， ‘協(xié)會’籌備工作進展迅速，特 j是秘書長
單位，， 海電器科學(xué)研究所為’協(xié)會’ ‘三三部’ ‘兩委’
的成立工作以及各部 蠶工作的開展馓了太量而細(xì)致
的工作。為．甘-會’未來的工作奠定r良好的基礎(chǔ)。對
此，我代表主任委員單位向他們表示褒心的感謝。
與會r弋喪學(xué)習(xí)丁機電怖機電改(j988)125號、機
電都第一裝備司機電行(1989)I17號和機電部第一裝
備司席貓撩司眭在電器工業(yè)協(xié)臺秘書長第二二次聯(lián)席會
議上的講話等文件，代表們聽取井通過了上海電器科
學(xué)研究所黃國章付所K所隹的通用電器專業(yè)分臺(籌)
一年來的工作報告，昕取并埔過了遁甩電希專業(yè)分臺
(籌)常務(wù)付秘書長燕辦公室主任，上海電器所低壓電
器分所副所長真之光所作的通用屯囂專業(yè)協(xié)會章程
(草案)修改意見的報告和成立通用電器專業(yè)協(xié)臺有關(guān)
事項的報告．
會議期間 沈陽低壓開關(guān)廠，北京低壓電器廠和上
海人民電器廠等單位交巍丁經(jīng)驗，參觀丁上海人民電
群廠和上海電器陶瓷廠。
經(jīng)充分協(xié)商，定于1999年4月召開通用電器專業(yè)
協(xié)臺代表大會。、
經(jīng)主任委員張盅林同意提設(shè)委員一致同意，建議
推薦高智圭同志為即將成立的通用電器專業(yè)協(xié)會名譽
理事長。
最后， 由主任委員張寶林同志作丁總結(jié)。
沈陽低壓開關(guān)廠 王責(zé)泰鑄稿

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