湖南湖南礦用變頻器貴在哪里?
變頻器在我國面市已近20年了,由于它的優良性能和可觀的節電功效,所以在各行各業中應用十分廣泛,使用率已達約30%。但是隨著使用的普及它的價格卻一直是沒有降低,這是為什么?下面心澄電氣就和大家說一說礦用變頻器到底貴在哪里
一、行業特殊性
1、使用環境極其惡劣以及礦用設備自身的特殊性要求,例如壽命長、防爆、性能可靠以及電氣傳動行業的其他需要。
2、礦井特殊供電電壓,這與受電設備的功率大小有關,一般≤100kW是660V;100~1000kW是1140V;≥1000kW是3300V-10000V不等。
3、井下環境錯綜復雜,并且設備數量眾多,抗干擾要求嚴格,不可因使用變頻器后由于諧波干擾對其他用電設備造成影響,亦不可由于高頻電磁干擾影響其它電子設備的正常使用。
二、技術難點
IGBT串并聯均壓均流的問題,由于技術的限制,IGBT的耐壓、大電流仍有待解決,高電壓大功率變頻只能通過串并聯等方式實現。
大功率風機和泵一般采用中壓(1~10kV)交流電機傳動,根據實現中壓的途徑,中壓變頻方案又大致可以分為兩類:一是有輸出變壓器的中-低-中方案;二是無輸出變壓器的中-中方案。中壓變頻調速裝置采用輸入、輸出變壓器,變壓器和開關增加了成本,使系統復雜,增加了損耗,使這個方案失去了吸引力。近年來,無輸出變壓器的中-中方案非常流行,這種方案通過兩條途徑實現:一是器件串聯;二是多電平電路結構。
1、有輸出變壓器的中-低-中方案
先用1臺降壓變壓器把中壓降為低壓,經通用的低壓變頻器變頻,再用1臺升壓變壓器把低壓升至中壓。其優點是采用了標準低壓變頻器;缺點是多用了2臺變壓器,增加了成本和占地面積,降低了系統的效率。另外,輸出變壓器也限制了磁場定向矢量控制等先進控制方法的應用。
2、無輸出變壓器的中-中方案
(1)無輸出變壓器的器件串聯方案一般采用GTO兩電平電流源逆變器,如圖2所示,采用三相逆變橋,為了實現較高的電壓輸出,采用器件串聯的方法,典型產品如AB公司的GTO電流源型逆變器,3個GTO器件串聯,交流側采用電容器濾波作為輸出濾波器,電壓、電流波形都接近正弦波。為了削弱輸入電流的諧波,網側變流器采用18或24脈波多重化整流電路,中間直流環節采用電感濾波。
這種方案的突出優點是能量回饋容易,易于實現四象限運行,控制系統的動態性能較好;缺點是功率器件需要串聯,需要解決動靜態均壓問題。
3、多電平方案
多電平變流器用于大功率場合較器件串聯方法有許多優點,如輸出波形較好,減小了dv/dt,消除了器件串聯實現帶來的困難。一般的多電平變流器結構是將若干電平合成一個正弦波,所謂的“多電平”始于三電平,由A.Nabae 等于1981年******提出,隨著電平數目增加,合成的輸出電壓波形臺階數也增加,使得輸出電壓波形更逼進正弦波形。
我國標準中壓電壓等級為6kV和10kV,若直接變頻,即使采用4.5kV或6kV的器件仍需串聯,避開器件串聯問題而采用多電平技術是一個較為合適的方案。例如,采用GTO器件的三電平變頻器,GTO電壓、電流等級達4.5~6kV、4~6kA,元件無需串并聯,逆變器容量可達10MVA,可以滿足大功率風機和泵的傳動要求。
多電平電路結構目前主要有三種:a) 二極管嵌位(Diode-Clamped)多電平逆變器,三電平逆變器有時也稱為中點嵌位(Neural-Point-Clamped 簡稱NPC)三電平逆變器;b)浮動電容器(Flying Capacitors)多電平逆變器;c) 逆變單元串聯(Cascaded Inverters)多電平逆變器。多電平結構用于中壓大功率場合,除了解決元件耐壓低問題以外還有許多好處,如電壓矢量多,波形控制效果好,可以省去輸出變壓器,有的甚至省去了輸出濾波器(逆變單元串聯結構),dv/dt較小對電機絕緣十分有利等,這種電路在中壓變頻和靜態無功補償(SVC)等場合應用前景很好。
一、行業特殊性
1、使用環境極其惡劣以及礦用設備自身的特殊性要求,例如壽命長、防爆、性能可靠以及電氣傳動行業的其他需要。
2、礦井特殊供電電壓,這與受電設備的功率大小有關,一般≤100kW是660V;100~1000kW是1140V;≥1000kW是3300V-10000V不等。
3、井下環境錯綜復雜,并且設備數量眾多,抗干擾要求嚴格,不可因使用變頻器后由于諧波干擾對其他用電設備造成影響,亦不可由于高頻電磁干擾影響其它電子設備的正常使用。
二、技術難點
IGBT串并聯均壓均流的問題,由于技術的限制,IGBT的耐壓、大電流仍有待解決,高電壓大功率變頻只能通過串并聯等方式實現。
大功率風機和泵一般采用中壓(1~10kV)交流電機傳動,根據實現中壓的途徑,中壓變頻方案又大致可以分為兩類:一是有輸出變壓器的中-低-中方案;二是無輸出變壓器的中-中方案。中壓變頻調速裝置采用輸入、輸出變壓器,變壓器和開關增加了成本,使系統復雜,增加了損耗,使這個方案失去了吸引力。近年來,無輸出變壓器的中-中方案非常流行,這種方案通過兩條途徑實現:一是器件串聯;二是多電平電路結構。
1、有輸出變壓器的中-低-中方案
先用1臺降壓變壓器把中壓降為低壓,經通用的低壓變頻器變頻,再用1臺升壓變壓器把低壓升至中壓。其優點是采用了標準低壓變頻器;缺點是多用了2臺變壓器,增加了成本和占地面積,降低了系統的效率。另外,輸出變壓器也限制了磁場定向矢量控制等先進控制方法的應用。
2、無輸出變壓器的中-中方案
(1)無輸出變壓器的器件串聯方案一般采用GTO兩電平電流源逆變器,如圖2所示,采用三相逆變橋,為了實現較高的電壓輸出,采用器件串聯的方法,典型產品如AB公司的GTO電流源型逆變器,3個GTO器件串聯,交流側采用電容器濾波作為輸出濾波器,電壓、電流波形都接近正弦波。為了削弱輸入電流的諧波,網側變流器采用18或24脈波多重化整流電路,中間直流環節采用電感濾波。
這種方案的突出優點是能量回饋容易,易于實現四象限運行,控制系統的動態性能較好;缺點是功率器件需要串聯,需要解決動靜態均壓問題。
3、多電平方案
多電平變流器用于大功率場合較器件串聯方法有許多優點,如輸出波形較好,減小了dv/dt,消除了器件串聯實現帶來的困難。一般的多電平變流器結構是將若干電平合成一個正弦波,所謂的“多電平”始于三電平,由A.Nabae 等于1981年******提出,隨著電平數目增加,合成的輸出電壓波形臺階數也增加,使得輸出電壓波形更逼進正弦波形。
我國標準中壓電壓等級為6kV和10kV,若直接變頻,即使采用4.5kV或6kV的器件仍需串聯,避開器件串聯問題而采用多電平技術是一個較為合適的方案。例如,采用GTO器件的三電平變頻器,GTO電壓、電流等級達4.5~6kV、4~6kA,元件無需串并聯,逆變器容量可達10MVA,可以滿足大功率風機和泵的傳動要求。
多電平電路結構目前主要有三種:a) 二極管嵌位(Diode-Clamped)多電平逆變器,三電平逆變器有時也稱為中點嵌位(Neural-Point-Clamped 簡稱NPC)三電平逆變器;b)浮動電容器(Flying Capacitors)多電平逆變器;c) 逆變單元串聯(Cascaded Inverters)多電平逆變器。多電平結構用于中壓大功率場合,除了解決元件耐壓低問題以外還有許多好處,如電壓矢量多,波形控制效果好,可以省去輸出變壓器,有的甚至省去了輸出濾波器(逆變單元串聯結構),dv/dt較小對電機絕緣十分有利等,這種電路在中壓變頻和靜態無功補償(SVC)等場合應用前景很好。
多電平結構是今后一個時期中壓變頻主電路的首要選擇的結構。與低壓變頻器不同,中壓變頻器目前還沒有統一的電路結構,伴隨著電力電子技術的進步,器件性能不斷提高,會涌現出各種各樣的電路結構,由此也會給電動機和變流器的控制技術帶來新的變化。
上面就是湖南礦用變頻器為什么這么貴的原因了,大家知道了嗎。
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