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高壓變頻器為了節(jié)能、檢修或?qū)⒁慌_(tái)變頻器用于控制多臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí),常使用切換線路。切換要求有三種:(1)?“冷”切換:?在變頻器停機(jī)時(shí)進(jìn)行切換;(2)?單向切換:電動(dòng)機(jī)只從變頻器切換到電網(wǎng),
不從電網(wǎng)切換到變頻器。此方式多用于一臺(tái)變頻器對(duì)多臺(tái)電機(jī)的“軟”起動(dòng)系統(tǒng)中;(3)?同步切換:在電動(dòng)機(jī)不停止的情況下,變頻器可與電網(wǎng)相互切換,又稱“熱”切換?!崆袚Q須要使變頻器輸出電壓調(diào)整到與電網(wǎng)電壓同步,這對(duì)于熱切換是必須的,否則切換會(huì)造成對(duì)電動(dòng)機(jī)和變頻器的沖擊,
當(dāng)電機(jī)由電網(wǎng)供電切換到由變頻器供電時(shí),會(huì)使變頻器因過(guò)大的電流而損壞。尤其是當(dāng)變頻器的輸出電壓與電動(dòng)機(jī)的反電勢(shì)成180°相位差時(shí),過(guò)電流甚至?xí)_(dá)到起動(dòng)電流的7-8倍以上。
一般采用純電容補(bǔ)償方案。當(dāng)然有條件的話串聯(lián)阻尼電抗器,能減小合閘涌流對(duì)電容器金屬極板的沖擊,起保護(hù)電容器,減小系統(tǒng)電壓波動(dòng)第二種應(yīng)用情況為:系統(tǒng)各次諧波明顯,電壓總諧波畸變率THDu>5%,對(duì)敏感設(shè)備已經(jīng)造成影響,像無(wú)功補(bǔ)償用電容,諧波侵入,造成嚴(yán)重過(guò)載,發(fā)熱等、采取的應(yīng)對(duì)措施是前段串聯(lián)電抗器,改變補(bǔ)償支路的阻抗特性,防止諧波的放大甚至諧振。系統(tǒng)中諧波次數(shù)、含量大小,我們可以通過(guò)測(cè)量?jī)x表,如FLUK表,直觀顯示出來(lái)。下圖為一層寫字樓諧波測(cè)量通過(guò)大量的實(shí)地勘察,低壓系統(tǒng)諧波次數(shù)、含量主要集中在13次以內(nèi),其中3次、5次、7次、9次、11次為重。我們知道了諧波對(duì)并聯(lián)電容器的危害,對(duì)補(bǔ)償穩(wěn)定性的危害,就必須采取串聯(lián)電抗器的辦法那電抗器要怎么選,選多大的合適哪?看下圖2——調(diào)諧次數(shù)橫坐標(biāo)為系統(tǒng)諧波次數(shù),1為基波(頻率50Hz)、2次諧波(頻率100Hz)、
3次諧波(頻率為150Hz)…;縱坐標(biāo)為單元(電容 電抗)基波與諧波下阻抗比值;曲線為各類電抗率,曲線與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)為P對(duì)應(yīng)的調(diào)諧次數(shù)。見下表1曲線與橫坐標(biāo)交點(diǎn)的左側(cè),單元阻抗呈容性(capacitive),而系統(tǒng)總阻抗呈感性,所以不發(fā)生串聯(lián)或并聯(lián)諧振,也無(wú)諧波電流放大風(fēng)險(xiǎn)。抑制了三次諧波侵入電容,對(duì)三次以上諧波也一樣抑制效果。當(dāng)電抗率選7%的組合單元時(shí),坐標(biāo)交點(diǎn)(調(diào)諧次數(shù)為3.78次),同樣分析:
可補(bǔ)償基波(1次)無(wú)功功率,抑制5次及以上諧波。但是3次諧波落在交點(diǎn)左側(cè),在f=150Hz下單元阻抗呈容性,系統(tǒng)總阻抗呈感性,正負(fù)抵消,諧波阻抗減小,3次諧波電流增加,導(dǎo)致總電流增加。所以此種情況下,不能選擇7%電抗率,應(yīng)選14%電抗率。
隨著輸出頻率的上升,流入濾波器的基波電流幅值按照頻率的平方關(guān)系上升,直到額定值。因此,這種變頻器運(yùn)行的頻率一般不會(huì)超過(guò)額定頻率的1.1倍,否則,當(dāng)頻率過(guò)高時(shí),變頻器無(wú)法提供濾波電容所需的無(wú)功電流?! D2輸出濾波器換向式電流源型變頻器 在起動(dòng)和低速時(shí),由于輸出電壓較低,濾波電容基本上起不到換相作用,一般采取電流斷續(xù)換相法。每當(dāng)逆變側(cè)晶閘管要換相時(shí),設(shè)法使流入到逆變器的直流電流下降到零,使逆變側(cè)晶閘管暫時(shí)關(guān)斷,
然后給換向后應(yīng)該導(dǎo)通的晶閘管加上觸發(fā)脈沖。重新恢復(fù)直流電流時(shí),電流將根據(jù)觸發(fā)順序流入新導(dǎo)通的晶閘管,從而實(shí)現(xiàn)從一相到另一相的換相。斷流的辦法很多,其中一種方法是在直流環(huán)節(jié)設(shè)置一直流電流旁路電路,當(dāng)要關(guān)斷逆變側(cè)晶閘管時(shí),直流環(huán)節(jié)電流被此電路所旁路,而不會(huì)流過(guò)逆變側(cè)晶閘管,晶閘管自然關(guān)斷。當(dāng)下一對(duì)晶閘管需要導(dǎo)通時(shí),再切斷旁路電路,恢復(fù)直流電流繼續(xù)流向逆變器(圖2)。此輔助斷流電路要能承受全部直流環(huán)節(jié)電壓,并能通過(guò)全部直流電流,時(shí)間大約幾百微秒,以保證晶閘管恢復(fù)阻斷。高壓晶閘管要求較高的阻斷電壓,帶來(lái)的影響是需要較長(zhǎng)的關(guān)斷時(shí)間,因此,輔助斷流電路需要相當(dāng)?shù)娜萘俊.?dāng)然,輔助斷流電路不是設(shè)計(jì)成為連續(xù)運(yùn)行的,只是在起動(dòng)和低速時(shí)工作,
使速度達(dá)到一定值,讓濾波電容能正常工作,變頻器要求能在兩種模式之間自動(dòng)切換。另一種方法是電源,或讓電源側(cè)整流入逆變狀態(tài),直流環(huán)節(jié)電流迅速衰減,以達(dá)到短時(shí)間內(nèi)斷流的目的。觸發(fā)新的晶閘管時(shí)再讓電源恢復(fù)。直流回路的平波電抗器對(duì)電流斷續(xù)換相是十分不利的,因此必須在電抗器兩端并聯(lián)一個(gè)續(xù)流晶閘管,當(dāng)電流衰減時(shí),觸發(fā)此晶閘管使之導(dǎo)通,使電抗器的能量得以釋放,以便不影響逆變器的斷流。