系统原理
EHE-T系列高压变频调速系统的结构见图3.1,由移相变压器、功率单元和控制器组成。
图3.1 高压变频调速系统结构图
功率单元结构
每个功率单元结构上完全一致,可以互换,其电路结构见图3.2,为基本的交-直-交单相逆变电路,整流侧为二极管三相全桥,通过对IGBT逆变桥进行正弦PWM控制,可得到如图3.3所示的波形。
输入侧结构
输入侧由移相变压器给每个单元供电,移相变压器的副边绕组分为三组,对6000V系列,构成30脉冲整流方式;对10000V系列,构成54脉冲整流方式;这种多级移相叠加的整流方式可以大大改善网侧的电流波形,使其负载下的网侧功率因数接近1。
另外,由于变压器副边绕组的独立性,使每个功率单元的主回路相对独立,类似常规低压变频器,便于采用现有的成熟技术。
输出侧结构
参见图3.1和图3.2。输出侧由每个单元的U、V输出端子相互串接而成星型接法给电机供电,通过对每个单元的PWM波形进行重组,可得到如图3.4所示的阶梯PWM波形。这种波形正弦度好,dv/dt小,可减少对电缆和电机的绝缘损坏,无须输出滤波器就可以使输出电缆长度很长,电机不需要降额使用,可直接用于旧设备的改造;同时,电机的谐波损耗大大减少,消除了由此引起的机械振动,减小了机械应力。
控制部分
控制器核心由双DSP合理分工来实现,细致的布局和精妙的算法可以保证电机达到最优的运行性能。
独立的IO板,用于柜体内开关信号的逻辑处理,以及与现场各种开关信号和模拟信号的协调,增强了系统的灵活性。并且IO板采用了先进隔离技术,滤除毛刺信号和干扰。
通讯器件采用FPGA、CPLD等大规模集成电路和表面焊接技术,系统具有极高的抗干扰能力和可靠性。
另外,控制器与功率单元之间采用光纤通讯技术,低压部分和高压部分完全可靠隔离,系统具有极高的安全性,同时具有很好的抗电磁干扰性能。