中-中方案无输出变压器
(1)无输出变压器器件串联解决方案一般采用两电平决策电流源逆变器,如图2所示的三相桥式逆变器,为了实现高电压输出,采用器件串联的方法,典型产品如AB型公司的决策电流源逆变器,三决策器件串联,采用交流电容滤波器作为输出滤波器,电压和电流波形均接近正弦波。为减弱输入电流的谐波,网侧防爆变频器采用18或24脉冲多路整流电路,中间直流环节采用电感滤波器。
该方案的突出优点是能量反馈容易,易于实现四象限运行,控制系统的动态性能较好;缺点是功率器件需要串联,需要解决动态和静态电压均衡问题。
多级计划
多电平防爆变频器在大功率场合比器件串联法有许多优点,如输出波形更好,dv/dt减小,消除了器件串联法实现的困难。一般的多电平防爆变频器结构是将几个电平合成为一个正弦波,所谓“多电平”是从三个电平开始的,随着电平数的增加,合成的输出电压波形的阶数也随之增加,从而使输出电压波形更被迫变成正弦波形。
中国标准中压等级为6kV和10kV。如果采用直接变频,即使4.5KV或6kV的设备需要串联,避免设备串联的问题,采用多级技术是更合适的解决方案。例如,三电平逆变器采用GTO器件,GTO电压、电流等级4.5~6kV、4~6kA,元件无串并联,逆变器容量高达10MVA,可满足大功率风机和泵的传输要求。
目前,多电平电路结构主要有三种类型:a)二极管箝位多电平逆变器,三电平逆变器有时也被称为神经点箝位(NPC)三电平逆变器;b)飞电容多电平逆变器;c)级联逆变器多电平逆变器。多电平结构用于中压大功率场合,除了解决元件的电压电阻低的问题外,还有许多优点,如电压矢量、波形控制效果好,可以省去输出变压器,有的甚至省去输出滤波器(逆变器单元串联结构),dv/dt小对于电机绝缘非常有利等。该电路在中压变频和静态无功补偿(SVC)中具有良好的应用前景。
多电平结构是今后一个时期中压变频主电路的首要选择的结构。与低压防爆变频器不同,中压防爆变频器目前没有统一的电路结构。随着电力电子技术的进步和器件性能的不断提高,将会出现各种各样的电路结构,这也将给电机和防爆变频器的控制技术带来新的变化。