NI PXI GPIB各次諧波量的大小與變頻器輸入端的系統(tǒng)短路容量大小成正相關(guān)關(guān)系,短路容量愈小,諧波量愈小,所以在變頻器輸入端之前要求串入一臺(tái)相對(duì)電抗值x%為4%的輸入電抗器,對(duì)低壓變頻器而言,制造廠一般都成套提供。對(duì)高壓變頻器而言,這個(gè)道理是一樣的,附表的數(shù)值也是適用的。x%不能太大也不能太小。
(3) 和下面的電流型變頻器相比,電壓源變頻器在同等條件下的諧波電流要大很多,對(duì)這一點(diǎn),下面第4.3節(jié)再作對(duì)比分析。
4.2 電流源變頻器的諧波
中間直流環(huán)節(jié)用大電感,對(duì)變動(dòng)的電流而言,是一個(gè)很大的內(nèi)抗,因而變頻器輸入電流中的諧波成分相對(duì)較少,它有以下特性:
(1) ih/i1= 1/hNI PXI GPIB
上式中:i1-基波電流,由負(fù)載大小決定;ih-特征諧波中的第h次的諧波電流。
可見(jiàn),諧波次數(shù)h愈高,其電流愈小,與h成反比,例如5次諧波只有基波電流的20%。
(2) 同電壓型諧波源的第(1)點(diǎn)一樣,諧波也是 特征諧波,如果采用多相整流例如18脈動(dòng),最低諧波次數(shù)為17次,沒(méi)有13次以下的諧波。
(3) 變頻器輸入端短路容量減少時(shí),諧波電流略有減少,但變化不大。
4.3 電壓源與電流源諧波的比較
從上面分析可知對(duì)普通整流而言,二者的諧波都是特征諧波,通過(guò)多相整流,可以消除低次的特征諧波,諧波的次數(shù)愈高,其數(shù)值愈小,但對(duì)同一次諧波而言,電壓源的諧波電流要大得多,以5次諧波為例,電流源的諧波相對(duì)值為1/5約為0.2,而電壓源的諧波電流值為0.3,而且這是有條件的:rsc=20,即在變頻器輸入端之前需要串有一個(gè)輸入電抗器,其相對(duì)電抗值加上電源系統(tǒng)的電抗(主要是變壓器電抗)要等于5%。電流源變頻器之前則并不需要為限制特征諧波而設(shè)置輸入電抗器。
5 變頻器輸出電流動(dòng)態(tài)性能比較
某些意見(jiàn)認(rèn)為電流源變頻器輸出電流的快速性好,筆者不認(rèn)同此結(jié)論,它的快速性肯定不如電壓源變頻器,理由如下:如果要瞬時(shí)增加輸出電流:
(1) 改變逆變側(cè)pwm的調(diào)制規(guī)律,提高直流電壓利用率,如果輸出是方塊波,則已無(wú)能為力;
(2) 從輸入交流側(cè)提高中間的直流電壓值例如當(dāng)輸入側(cè)整流橋使用的是可控或半可控器件(晶閘管)時(shí)。
但即使這兩個(gè)措施同時(shí)采用,由于中間直流環(huán)節(jié)中有一個(gè)很大的電抗器,電流的上升速度就受到很大的抑制,電壓源變頻器則剛好相反,中間并聯(lián)的大電容是一個(gè)低阻抗,無(wú)論是接受電網(wǎng)來(lái)的能量,或輸出能量給逆變器和電機(jī),它幾乎沒(méi)有阻礙作用,只要有控制措施,就能快速響應(yīng)。
基于這樣的分析,電流源變頻器不適宜于動(dòng)態(tài)性能要求很高的機(jī)械,例如軋鋼機(jī)、提升機(jī)等,但電流上升率較低也有好處,就是萬(wàn)一發(fā)生短路,電子式過(guò)流保護(hù)易于湊效,電流上升率低這一固有性能、可以充分恰當(dāng)?shù)丶右岳谩?br />
6 綜合性能比較
當(dāng)前,電壓源變頻器在低壓產(chǎn)品方面是壓倒性的主流,在1kv以上高壓產(chǎn)品方面也是主流,這是不爭(zhēng)的事實(shí),預(yù)計(jì)將來(lái)的局面也不會(huì)改變,這是因?yàn)殡妷涸醋冾l器的性能通用性強(qiáng),適用于各種不同要求的負(fù)載,設(shè)計(jì)、生產(chǎn)技術(shù)也比較成熟,一般廠家都能掌握,但是高壓變頻器產(chǎn)品尚在發(fā)展中,當(dāng)前尚存的主要問(wèn)題包括:高電壓大電流的全關(guān)斷電力電子器件有待發(fā)展,電動(dòng)機(jī)耐受高dv/dt的能力有限,因而三電平或多電平電壓源高壓變頻器是一個(gè)現(xiàn)實(shí)的可行方案,為了得到既可靠又經(jīng)濟(jì)的三電平或多電平方案,不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)尚在研發(fā)中。
電流源變頻器不適用于負(fù)荷快速度化的負(fù)載,他的優(yōu)點(diǎn)是兩電平方案有不危害電機(jī)的dv/dt輸出,如果將來(lái)高電壓大電流的全關(guān)斷器件能以不太高的價(jià)格大量出現(xiàn),則他的發(fā)展勢(shì)頭有可能加大。
7 結(jié)束語(yǔ)
由上述分析可以看出,電壓源和電流源兩類高壓變頻器各有各的發(fā)展空間,當(dāng)前尚處在性價(jià)比的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)中,本文的目的只是對(duì)兩類高壓變頻器的技術(shù)性能作一些嘗試性的分析和比較探討,對(duì)深入理解可能有些幫助,歡迎批評(píng)和指正。
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