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三電平
    VECCON三電平變頻器是新近研發完成的、專門針對工業領域應用而設計的產品。目前所推出的是電壓等級1140V、功率等級710kW的兩相限變頻器。
    該產品適用于涵蓋造紙、金屬、采礦、水泥、電力、化工、石油等整個工業領域,滿足整個工業領域廣泛使用的異步電動機的速度控制要求。
    目前,該兩相限產品所針對的是電動運行、沒有電能回饋的負載場所。
    相對于目前廣泛使用的兩電平變頻器,三電平變頻器主要有以下優點:
    (1)任何時刻處于關斷狀態的開關器件承受的壓降減小,更適合大容量高電壓的場合。
    (2)可產生多層階梯形輸出電壓,對階梯波再作調制可以得到很好近似的正弦波,理論上提高電平數可接近標準正弦波形、諧波含量很小。
    (3)電磁干擾(EMI)問題大大減輕,因為開關元件一次動作的dv/dt通常只有傳統兩電平的一半。
   (4)效率高。消除同樣諧波,兩電平PWM控制法開關頻率高、損耗大,而三電平逆變器可用較低頻率進行開關動作,損耗小、效率提高。
    (5)主要高次諧波遠高于開關頻率,可以大大降低系統對電網的污染。


系統拓撲圖:


新產品結構主要由三部分組成:

l        整流電路: AC to DC(交流-直流);

l        中間直流環節:濾波和能量儲存;

l        逆變器:DC to AC(直流-交流)。

通過以上三部分,系統實現了對輸出電壓(電流)和頻率的協調控制。

1、DSP高速數字處理器
新產品繼續采用已經過多年使用、成熟可靠的高速度數字處理器DSP,該處理器具有數據處理能力強大、運行速度高兩大特色,可完成無速度傳感器矢量控制,能夠實現低速大轉矩負載啟動和運行,使得電機的控制性能以及精度上升到一個新的高度。
2、無速度傳感器矢量控制技術
新產品采用了無速度傳感器矢量控制技術,該技術可以根據自動測定的電機模型,進行磁通和轉矩解耦控制,從而實現大轉矩平穩起停,0.5Hz時即可達到150%的額定轉矩,最大轉矩輸出可以達到200%,可徹底消除機械及電氣沖擊,能夠有效延長電機的使用壽命。
3、可編程功能豐富
新產品具有可編程的控制端子、八段速自由設定、內置的PID控制器等多項功能;可實現多機拖動自動功率平衡及寬廣的頻率調節范圍(0~200Hz)。
4、操作方式多樣
新產品的操作方式多樣,具有“顯示屏按鍵控制”、“就地控制”和“遠程控制”多種操作方式;同時配有CAN通訊、RS-485通訊等多種通訊接口,可實現上位機通訊、多臺設備集中控制運行等功能。
5、保護功能完善
6、系統可靠性高
1)整機散熱控制方面引入熱仿真、系統仿真、半導體器件熱仿真,有效規劃整機的散熱;
2)新產品采用SPWM(Sinusoidal PWM)控制技術,可有效提升中、高壓電動機變速運轉的性能、設備功率因數、整機運行效率,滿足工藝控制要求,保證了產品的高可靠性。
3)整機的關鍵器件采用進口器件,設計上采取冗余設計,保證整機的性能留有充分余量,使得整機的可靠性上升,保證了整機在極端工況下的正常使用 。
7、良好的人機工程繼承性
新產品良好地繼承并沿用了原兩電平變頻器成熟的人機工程關系,既保證了新用戶可快速熟悉整機的功能及操作,也使得老用戶可在不改變原使用習慣的基礎上直接使用新產品。
目前,我公司推出的三電平新產品主要應用的新技術有以下幾項:
1、驅動程序采用空間向量算法
驅動程序采用空間向量算法實現了復雜的三電平工作模式,經測試其輸出表現優良(電壓表現見圖一,輸出電流表現見圖二);

 
圖一,輸出端電壓波形,三電平工作模式明顯
 

圖二

CH1、CH2分別為正負直流電壓,兩者的壓差(波動平均值)很;

CH3、CH4為輸出電流波形,正弦波形明顯

2、結構方面采用了二極管鉗位、薄膜電容及疊層母排等新技術、新產品

整機結構上采用了二極管鉗位、薄膜電容及疊層母排設計,以上新技術的應用可有效提高整機的各項表現。

根據實驗測試,該設計可以有效的抑制關斷尖刺,使得短路實驗時的波形表現理想(見圖三);

 


 

圖三,直流電壓1800V條件下的短路測試波形,尖刺最高僅為280V,新結構的表現良好

3、更加高效可靠的UIB控制

相對兩電平的控制單元,三電平控制單元運行計算的工作量更大,因此增加UIB以分擔DSP的運行工作量,保證了各項控制功能更加高效,整機運行更加可靠;

4、抗干擾效果更加優良的光纖信號傳輸

在驅動信號、故障處理方面,新產品增加了光纖轉接板,將CIB驅動信號傳遞至驅動板,該方式可有效屏蔽共模、電磁干擾,同時可實現不同回路間的電隔離。同時在光纖轉接板上增加故障處理功能,使得短路保護處理更加及時、可靠。

 

 
 
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