变频电源在实际生活中的应用及其发展优势

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  变频稳压电源随着电力事业的不断发展,变压器、发电机、断路器、GIS、110 k V及220 kV交联聚乙烯电缆等高压电力设备的应用越来越广泛。此类高压电力设备的安装验收和年度检修中,均需进行交流耐压试验项目,然而对这类电容性试品,采用常规工频耐压试验,所需试验设备和电源|稳压器容量都非常大,在现场进行试验难度也很大。对于同一试品而言,采用变频谐振试验方式,所需的电源容量和设备*小,重量也*轻。谐振试验系统在试品击穿时,谐振条件破坏,试品上电压和电流随之减小,这有助于保护谐振电源和试品的**。因此变频谐振耐压试验更适合现场应用。

  这里仅以量大面广的交—直—交变频电源为例,阐述它的发展趋势:

  1、主电路功率开关元件的自关断化、模块化、集成化、智能化,开关频率不断提高,开关损耗进一步降低。

  2、变频电源主电路的拓扑结构方面:

  变频电源的网侧变流器对低压小容量的装置常采用6脉冲变流器,而对中压大容量的装置采用多重化12脉冲以上的变流器。负载侧变流器对低压小容量装置常采用两电平的桥式逆变器,而对中压大容量的装置采用多电平逆变器。对于四象限运行的传动,为实现变频电源再生能量向电网回馈和节省能量,网侧变流器应为可逆变流器,同时出现了功率可双向流动的双PWM变频电源,对网侧变流器加以适当控制可使输入电流接近正弦波,减少对电网的公害。目前,低、中压变频电源都有这类产品。

  3、脉宽调制变压变频电源的控制方法可以采用正弦波脉宽调制(SPWM)控制、消除指定次数谐波的PWM控制、电流跟踪控制、电压空间矢量控制(磁链跟踪控制)。

  4、交流电动机变频调整控制方法的进展主要体现在由标量控制向高动态性能的矢量控制与直接转矩控制发展和开发无速度传感器的矢量控制和直接转矩控制系统方面。

  5、微处理器的进步使数字控制成为现代控制器的发展方向:运动控制系统是快速系统,特别是交流电动机高性能的控制需要存储多种数据和快速实时处理大量信息。近几年来,国外各大公司纷纷推出以DSP(数字信号处理器)为基础的内核,配以电机控制所需的外围功能电路,集成在单一芯片内的称为DSP单片电机控制器,价格大大降低,体积缩小,结构紧凑,使用便捷,可靠性提高。DSP和普通的单片机相比,处理数字运算能力增强10~15倍,以确保系统有更优越的控制性能。

  数字控制使硬件简化,柔性的控制算法使控制具有很大的灵活性,可实现复杂控制规律,使现代控制理论在运动控制系统中应用成为现实,易于与上层系统

  连接进行数据传输,便于故障诊断加强保护和监视功能,使系统智能化(如有些变频电源具有自调整功能)。

  6、交流同步电动机已成为交流可调传动中的一颗新星,特别是永磁同步电动机,电机获得无刷结构,功率因数高,效率也高,转子转速严格与电源频率保持同步。同步电机变频调速系统有他控变频和自控变频两大类。自控变频同步电机在原理上和直流电机极为相似,用电力电子变流器取代了直流电机的机械换向器,如采用交—直—交变压变频电源时叫做“直流无换向器电机”或称“无刷直流电动机(BLDC)”。传统的自控变频同步机调速系统有转子位置传感器,现正开发无转子位置传感器的系统。同步电机的他控变频方式也可采用矢量控制,其按转子磁场定向的矢量控制比异步电机简单。

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