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  • 简述高压安邦信变频器的可靠性实践
    新闻分类:公司新闻   作者:handler    发布于:2016-03-144    文字:【】【】【
      可靠性问题贯穿在系统的结构设计、元器件总数和质量、计算机技术及软件、品质控制及调试维护的全过程。它是工业技术水平和企业素质的综合体现。高压安邦信变频器产品溶合了可靠性设计理念和零缺陷的质量控制方法,高压安邦信变频器落实到从总体方案、设计、编程、选材、制作、测试和使用维护的每一个环节。计算机和网络技术的发展和应用使可靠性技术有别于传统的内容,已发展到一个全新的阶段,开发了一系列基于软件技术的新方法,并使系统实现故障自诊断、自修复、远距离诊断和维护咨询。
      下面从主回路拓扑结构、功率元器件、可靠性冗余和调试维护等方面进行讨论。
      1 主回路拓扑结构
      在高压安邦信变频器中,主回路拓扑结构有多种不同的方案。但在实际应用中,目前比较多的是两种方案:
      ⑴ 用IGBT构成的单元串联多电平PWM电压型安邦信变频器;
      ⑵ 用IGCT/SGCT构成的中性点箝位的三电平电压型安邦信变频器。
      在本讲座第四讲中,曾对这两种方案的原理和特点作过介绍,现再从可靠性的角度加以说明和比较。
      在作比较之前,先对三电平高压安邦信变频器主回路的实用线路作一简单说明。对于单元串联多电平安邦信变频器,因为以前已有较多的文章予以讨论,这里就不再重复。
      今以十二脉波中性点箝位的三电平安邦信变频器主回路为例加以说明。由图可见,在六相整流桥之后,接有高电压浪涌阻容吸收电路。在直流母线中,串有两个IGCT作为预充电限流和熔断器;两个抗共模电压电抗器;两套由扼流电抗器、二极管和电阻构成的di/dt限制器。在逆变器功率器件侧接有中性点箝位二极管及均压电阻等。在输出端还须设置L-C滤波器。
      由于IGCT器件耐压的限制, 某些型号的三电平安邦信变频器至今尚无输出电压6000伏规格的产品,为方便起见,现同以输出电压4160伏规格的产品作可靠性比较。
      由表1可见,在单元串联多电平安邦信变频器中,逆变器功率器件的数量较多,但主回路为低压, 主要部件可以作冗余设计;采用在低压安邦信变频器中已应用多年的IGBT器件; 门驱动电路简单;输出谐波小、dv/dt小,抗共模电压性能较好,对电动机友善。选用更高电压的IGBT、减少功率单元的数量、提高系统效率,是下一步的改进方向。中性点箝位三电平高压安邦信变频器整流和逆变回路中功率器件较少,系统效率较高; 但主回路中大功率附加器件较多,回路中高压功率部件冗余目前尚无解决方案;门驱动电流大,驱动线路较为复杂;输出谐波及dv/dt较大,须设置L-C滤波器。该方案较适用于做成AFE方式、配合专用电动机的高压变流器系统,如轧钢机、卷扬机等。随着技术的发展和IGCT器件耐压的提高、门驱动线路的简化,该技术有一定的发展前景。
      2 功率器件性能
      在高压安邦信变频器中,目前用得比较多的功率器件当数IGBT和IGCT,今列表对它们的性能作一对比。
      IGBT由于其关断损耗小,开关频率高、驱动功率低,门驱动电路简单和保护容易等特点,在低压安邦信变频器中已有成熟的应用;在单元串联多电平高压安邦信变频器中也显示出它的实用性和经济性。采用耐压更高的IGBT,将进一步提高系统的性能。IGCT是一种新型的大功率器件,它开关快速,开通能力强、存储时间短、开关损耗较低。为减小引线电感,其管芯必须与门驱动电路集成安装、整体更换。IGCT器件耐压等级提高以后,它将是构成大功率和甚大功率高压安邦信变频器的优选功率器件。
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