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1、高压变频器原理与结构设计 结构部阮舜辉2011 6 目录 一 高压变频器简介二 高压变频器主回路原理三 高压变频器功率单元原理四 高压变频器结构组成五 高压变频器的冷却方式六 高压变频器的走线方式七 高压变频器的柜体形式八 高压变频器的包装方式九 附录 INVT高压变频器 高压变频器简介 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置 高压变频器其主要特点是 1 工作电压高 一般是3kV 6kV 10kV 国外称为中压 2 功率较大 一般是200kW以上3 大型工业负载 石油化工 市政供水 冶金钢铁 电力能源等行业的各种风机 水泵 压缩机 轧钢机等 国外生产高压变频
2、器厂商 西门子 罗宾康 日立 ABB等国内生产高压变频器厂商 利德华福 东方日立 合康亿盛 九洲电气 新风光 三环 科达 智光电气 明阳电气 安邦信 科陆 英威腾等 高压变频器分类 目前 主流的变频器或高压变频器产品主要有三种类型 1 电流源型 中间直流环节为电感 电抗器 2 功率单元串联多电平型 此变频器采用多个低压的功率单元串联实现高压 输入侧的降压变压器采用移相方式 可有效消除对电网的谐波污染 输出侧采用多电平正弦PWM技术 可适用于任何电压的普通电机 另外 在某个功率单元出现故障时 可自动退出系统 而其余的功率单元可继续保持电机的运行 减少停机时造成的损失 系统采用模块化设计 可迅速替
3、换故障功率单元 单元串联多电平型变频器的市场竞争力是很明显的 3 三电平型 中心点嵌位 输出电压有3个电平 我公司高压变频器产品属于 功率单元串联多电平型 高压变频器主回路拓扑图 INVT 高压变频器 旁路 原理图 INVT 高压变频器输出波形图 三电平型变频器输出电压波形 高压变频器输出波形图 理论上串联功率单元级数越多 其输出波形越接近正弦市场上常见功率单元串联级数 每相 3kV 3 46kV 5 6 7 810kV 8 9 10 12 功率单元串联多电平型变频器输出电压波形 高压变频器功率单元原理图 整流部分 直流环节 缓冲环节 逆变部分 旁路环节 高压变频器功率单元输出波形 功率单元输
4、出电压波形 功率单元测试老化设备 INVT 高压变频器性能特点 1 低压器件实现高压输出 实现电机软启动 能够延长电机使用寿命 单元内使用的整流器件 IGBT器件耐压值均为 1700VDC或1200VDC2 功率单元互换性好 功率单元模块化设计 完全一致 生产 调试 维护方便3 功率单元输出电平数多 波形重组后 实现完美的正弦输出电压波形 交流电机在这种波形下可不降额使用4 直接高压变频器是利用单元的串联技术直接驱动普通标准的高压电动机 变频器输出无需使用变压器升压或使用电抗器滤波等措施5 功率单元旁路 主回路旁路 变频器可在某功率单元故障时旁路 变频器整体降额运行 提高可靠性 高压变频器结构
5、特点 电压 高 体积 大 工作电压 3kV 6kV 10kV 长X深X高 3 10m X1 5mX3m 高压变频器结构组成部分 高压变频器 标配部分 选配部分 标配部分 选配部分 高压变频器 高压变频器标配部分 标配部分 控制柜 单元柜 变压器柜 变压器柜 单元柜 控制柜 高压变频器标配部分 控制柜 高压变频器的 大脑 人机界面 内部控制元件 高压变频器标配部分 单元柜 高压变频器的 躯体 功率单元 高压变频器的 四肢 单元柜 功率单元 高压变频器标配部分 变压器柜 高压变频器的 心脏 变压器柜 变压器 高压变频器选配部分 选配部分 切换柜切换柜分类 1 手动切换柜2 自动切换柜3 隔离自动切
6、换柜 高压变频器冷却方式 高压变频器冷却方式主要有以下几种 1 风冷 常用方式 2 风水冷 热交换方式 3 直接水冷 ABB变频器 4 热管 日立变频器 风冷按进风位置不同分 A前进风 常见 B后进风进风方式不同 影响功率单元散热器元器件的布置 功率单元进出线方式 高压变频器功率单元进 出线主要有以下几种方式 1 前进前出方式2 后进前出方式3 后进后出方式4 前进后出方式我司高压变频器功率单元进 出线方式主要有1 2 3这几种方式 进出线方式的不同 移相变压器及单元柜内部结构也不同 高压变频器走线方式 根据功率单元进 出线方式不同 变压器到功率单元走线主要有以下2种方式 1 后风道进线 功率
7、单元后面 方式2 功率单元底部进线方式后风道进线 其现场布线方便 电缆冷却效果好 但柜体不能靠墙布置 现场需要前后开门维护 功率单元底部进线 其现场布线相对麻烦些 柜体可以靠墙布置 现场维护可做到前维护 后风道进线 功率单元底部进线 高压变频器柜体形式 高压变频器柜体骨架主要有以下2种安装方式 1 骨架拼装式2 骨架焊接式骨架拼装式 其骨架可以散件形式送货 在厂内拼装成柜 现场柜体拼接后整体整齐无缝隙 但相对装配误差大 骨架焊接式 其骨架整体在供应商处焊接成型 柜体以整体送货 厂内装配工作量减少 但相对加工难度大 对角线 平整度 骨架拼装式 骨架焊接式 侧框 横梁 高压变频器包装 高压变频器包装因为高压变频器体积比较大 很难做到整体包装 所以起包装一般是分类包装 我司高压变频器包装主要分以下几块 1 控制柜 单元柜 容量大可分几个单元柜单独包装 2 变压器柜3 切换柜4 功率单元 额定输出电流100A以下 功率单元随单元柜包装发货 5 风扇组件 控制柜 单元柜 变压器柜 功率单元 风扇组件 附录 高压变频器图集 谢谢
