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丹佛斯變頻器特有雙直流電抗器特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)

時(shí)間:2019-03-11    作者:津信變頻    點(diǎn)擊:次
 
丹佛斯變頻器作為歐洲變頻器市場(chǎng)的主導(dǎo)品牌,為適應(yīng)歐美用戶對(duì)于抑制諧波干擾、凈化供電電網(wǎng)方面嚴(yán)格的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn);有針對(duì)性的采用了的內(nèi)置雙直流電抗器設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)是丹佛斯變頻器的特有設(shè)計(jì),并作為其標(biāo)準(zhǔn)配置應(yīng)用于全功率范圍內(nèi)各種配置的機(jī)型,無需另外定購。
變頻器作為一種節(jié)能、電力驅(qū)動(dòng)以及自動(dòng)控制設(shè)備,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)。但由于其自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(交-直-交變壓變頻)決定了變頻器在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生各種高次諧波。下面簡(jiǎn)單的說明高次諧波的產(chǎn)生原理:
 

 
圖1
 
圖1是變頻器整流部分的結(jié)構(gòu)及工作原理圖。變頻器通過三相整流橋?qū)⑤斎雮?cè)的三相交流電壓整流為帶有六脈沖尖峰的直流電壓。原來每一相的反相半個(gè)周期電壓疊加在正相電壓之上,因此在直流電壓上產(chǎn)生了周期為1/6正弦周期的脈沖波紋。

 
圖2
 
 
圖2則表示出由于直流電壓上存在六脈沖的波紋,導(dǎo)致了電網(wǎng)會(huì)在每個(gè)電壓脈沖的尖峰時(shí)刻對(duì)變頻器直流儲(chǔ)能回路(主電容)進(jìn)行充放電。因此導(dǎo)致了變頻器的輸入電流波形也產(chǎn)生了畸變。
 

圖3
 
圖3是在高壓示波器上測(cè)量出的輸入側(cè)電流波形圖,在此圖上可以清晰的看出變頻器輸入側(cè)電流波形所產(chǎn)生的畸變。
我們知道,輸入側(cè)的正弦波電流也就是基波電流的功率因數(shù)為1。但由于輸入側(cè)電流產(chǎn)生了畸變,還會(huì)含有大量高次諧波(5次,7次,11次,13次…)成份。這些高次諧波的功率因數(shù)是很低的,這會(huì)造成輸入電流總功率因數(shù)很低。大量輸入電流都會(huì)以無功電流的形式白白浪費(fèi)掉。
除了造成功率因數(shù)的損失以外,大量的高次諧波畸變?nèi)绻患又卫?,還會(huì)對(duì)供電電網(wǎng)產(chǎn)生很多不良的影響:

 
圖4
 
u  輸入導(dǎo)線加粗,保險(xiǎn)絲容量增大
u  變壓器故障
u  功率因數(shù)補(bǔ)償電容器過載
u  感性負(fù)載損壞
u  產(chǎn)生噪聲
 
因此,無論是出于保護(hù)自身設(shè)備的角度,還是出于對(duì)于作為公共資源的供電電網(wǎng)的保護(hù)的角度,都應(yīng)該對(duì)變頻器產(chǎn)生的高次諧波畸變進(jìn)行抑制。而傳統(tǒng)的抑制諧波的手段有很多種,包括:交流輸入電抗器,使用12/18脈動(dòng)整流器和移相變壓器,高次諧波陷波器,有源濾波器,正弦波整流器等。
而DANFOSS VLT5000系列變頻器所采用的在直流母線上加裝雙直流電抗器的設(shè)計(jì),較之上述各種方式都有很大的優(yōu)勢(shì):

 
圖5
 
u  與交流輸入電抗器相比,雙直流電抗器的工作效率更高,可以對(duì)3相交流輸入同時(shí)起作用。而且加裝于正負(fù)母線的設(shè)計(jì),可以對(duì)直流回路中產(chǎn)生的畸變電流進(jìn)行雙重濾波。
u  加裝于輸入前端的交流電抗器對(duì)于基波也有一定的抑制作用,會(huì)造成輸入電壓的損失。而直流電抗器加裝于直流母線上,對(duì)于直母線上的電流沒有任何影響,只對(duì)高次諧波脈沖有抑制作用,不會(huì)造成任何電壓損失。
圖6中顯示的是加裝交流和直流電抗器對(duì)直流整流電壓的影響。從測(cè)量結(jié)果可以清晰看出加裝交流電抗器雖然對(duì)直流電壓上的高次諧波(520VDC以上)有明顯的抑制作用,但同時(shí)會(huì)造成直流側(cè)電壓的明顯損失。而直流電抗器在濾除高次諧波的同時(shí)對(duì)于直流電壓不會(huì)造成任何電壓損失
u  雙直流電抗器除了凈化輸入側(cè)的高次諧波以外,還可以抑制逆變側(cè)的傳導(dǎo)干擾,提高EMC性能
u  較之使用12/18脈動(dòng)整流器和移相變壓器,有源濾波器等方式,雙直流電抗器成本低,效率高,無需額外供電和接線。是最經(jīng)濟(jì)最有效的抑制高次諧波方法。
 

 
圖6
 
 
最后我們通過實(shí)際測(cè)量計(jì)算得到的真實(shí)數(shù)據(jù),來說明雙直流電抗器對(duì)高次諧波的明顯抑制作用。
 
u  圖7顯示了加裝直流電抗器以后電流諧波的改善
 
 

圖7
 
 
u  加裝直流電抗器以后電流高次諧波(5次、7次、11次、13次…)都得到了明顯抑制,功率因數(shù)從0.68提高到了0.93。
 

 
圖8
 
 
u  圖9所示是加裝直流電抗器以后測(cè)量到的電源電壓的波形??梢钥闯鲭娫措妷旱玫搅嗣黠@的改善,平頂波消失了,傳導(dǎo)干擾明顯減小。電源電壓更接近于平滑的正弦波。
 

圖9
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