如何確定最佳的多重化重數(shù)

1、如何確定最佳的多重化重數(shù)如何確定最佳的多重化重數(shù)多重化整流電路是指將幾個整流電路多重聯(lián)結(jié)。整流電路多重化的主要目的包括兩個方面，一是可以使裝置總體的功率容量大，二是能夠減少整流裝置所產(chǎn)生的諧波和無功功率對電網(wǎng)的干擾。其實這兩者之間是有關(guān)聯(lián)的，隨著整流裝置功率的進一步加大，它所產(chǎn)生的諧波、無功功率等對電網(wǎng)的干擾也隨之加大，為減輕干擾，可采用多重化整流電路減少交流側(cè)輸入電流諧波，而對晶閘管多重整流電路采用順序控制的方法可提高功率因數(shù)。先介紹一下移相多重聯(lián)結(jié)。整流電路的多重聯(lián)結(jié)有并聯(lián)多重聯(lián)結(jié)和串聯(lián)多重聯(lián)結(jié)。例如圖1是將兩個三相全控橋式整流電路并聯(lián)多重聯(lián)結(jié)的12脈波整流電路原理圖，該電路中使用了平衡電

2、抗器來平衡各組整流器的電流，其原理與雙反星形電路中采用平衡電抗器是一樣的。對于交流輸入電流來說，采用并聯(lián)多重聯(lián)結(jié)和串聯(lián)多重聯(lián)結(jié)的效果是相同的，主要說一下串聯(lián)多重聯(lián)結(jié)的情況，采用多重聯(lián)結(jié)不僅可以減少交流輸入的諧波，同時也可以減小直流輸出電壓中的諧波幅值并提高紋波頻率，因而可減小平波電抗器。圖1 并聯(lián)多重聯(lián)結(jié)的12脈波整流電路關(guān)于如何確定最佳的多重化重數(shù)的問題，結(jié)合一個案例來看。如圖2所示為多重電壓型高壓變頻系統(tǒng)的工作原理圖，以每相8個功率單元為例，每個功率模塊可以產(chǎn)生0至±540v的電壓輸出，通過串聯(lián)方式為可以每相提供0至±4320v 的相電壓，通過波形連續(xù)變換方法或其他全電

3、壓pwm技術(shù)，可以在線間輸出0至±8640v的電壓。圖2 多重電壓型高壓變頻系統(tǒng)的工作原理圖多重電壓型高壓變頻系統(tǒng)的主電路如圖3所示，三項高壓電接入移相變壓器一次側(cè)，在二次側(cè)轉(zhuǎn)換為24個低壓交流電分別輸出給24個功率單元模塊，功率單元通過整流和逆變，可以輸出正電壓、零電壓和負電壓3種狀態(tài)。將每一相相鄰的兩個功率單元輸出端順次相連，從而構(gòu)成串聯(lián)疊加的方式，控制各個功率單元模塊的輸出電壓，即控制每個功率單元模塊輸出電壓為正電壓、負電壓、零電壓以及各個電壓輸出時間的長短，經(jīng)疊加后可以得到接近正弦波的多階梯波，為了減小輸出諧波，對功率單元的逆變橋采取pwm控制，其輸出相電壓的波形進一步逼近正

4、弦波。圖3 多重電壓型高壓變頻系統(tǒng)的主電路功率單元模塊原理如圖4所示，三相低壓交流電通過整流電路整流后變?yōu)槊}動直流電，經(jīng)過電容器組濾波器后變?yōu)橹绷麟娝偷絾蜗嗄孀儤蚴诫娐分?，此逆變電路?只igbt組成h橋結(jié)構(gòu)，控制4個igbt的開關(guān)狀態(tài)，可以在逆變橋的輸出端得到零電壓、正電壓和負電壓。此功率單元模塊在整流部分采用igbt和續(xù)流二極管組成整流橋，當同步機工作在第四象限時，回饋電流可以通過可逆整流橋回饋電網(wǎng)，真正實現(xiàn)電能的回收利用。假設(shè)每個功率單元將單元的輸入電壓均為400v，經(jīng)過整流濾波后，中間的直流電壓為566v，將逆變橋的4只igbt分為兩組，其中vi1、vi2互鎖，vi3、vi4互鎖，即v

5、i1、vi2不能同時導(dǎo)通，vi3、vi4不能同時導(dǎo)通。當vi1和vi4導(dǎo)通時，在輸出端輸出電壓為+566v,當vi2和vi3導(dǎo)通時，在輸出端輸出電壓為-566v，當vi1和vi3導(dǎo)通時，在輸出端輸出電壓為0v，此時由于每個igbt均并聯(lián)續(xù)流二極管，正反向電流均可以自由流通，相當于u1、u2兩個輸出端短路。圖4功率單元模塊原理圖為了減小系統(tǒng)的輸入輸出諧波，多重電壓型高壓變頻系統(tǒng)采用輸入多重化技術(shù)，即在移相變壓器采用變壓器延邊三角形移相技術(shù)，使在二次側(cè)使二次線電壓超前或落后一次線電壓任意角度，以便實現(xiàn)多脈沖的整流。例如本例中移相變壓器二次側(cè)共有24組繞組，如果將每一層的單元所對應(yīng)的變壓器二次繞組采

6、用相似的連接，即結(jié)成同一個相位角，則可以將24個繞組分為8個大組，每組之間相位差為60/8=°。上述接法是將三個功率單元作為一組，組間相差°，從而構(gòu)成8組移相的48脈沖多重化整流方式。此方式中，一次側(cè)中的電流諧波為48k±1次，即一次側(cè)電流中最低次諧波為47次，可見采用輸入多重化整流技術(shù)可以使輸入電流諧波急劇減小，對電網(wǎng)基本上沒有干擾。當采用載波移相spwm 控制時，系統(tǒng)的輸出電壓中的最低次諧波為qn-1次，其中q為功率單元疊加數(shù)目，n為功率單元載波比，可以看出，采用q單元疊加式時，輸出電壓中不存在低次諧波。綜上所述，多重電壓型高壓變頻技術(shù)對于高壓變頻而言有著明顯

7、的技術(shù)優(yōu)勢，主要有以下優(yōu)點：移相變壓器采用多重化設(shè)計，大大降低輸入電流諧波，減小了對電網(wǎng)的諧波干擾；逆變器采用多電平spwm 技術(shù)，輸出電壓波形非常逼近正弦波，不存在低次諧波；實現(xiàn)同步電機四象限運行；可以在高頻運行，提高了調(diào)速范圍；輸出du/dt很小，電機絕緣不受影響。另再介紹一下多重聯(lián)結(jié)電路的順序控制。前面介紹的移相多重聯(lián)結(jié)電路中，各整流橋交流二次輸入電壓錯開一定相位，但工作時各橋的控制角是相同的。這樣可以使輸入電流諧波含量大為降低。順序控制是不同于前者的另一種思路。這種控制方法只對多重聯(lián)結(jié)的各個整流橋中的一個橋的角進行控制，其余各橋的工作狀態(tài)則根據(jù)需要輸出的整流電壓而定，或者不工作而使該橋輸出直流電壓為零，或者=0而使該橋輸出電壓最大。根據(jù)所需總直流輸出電壓從低到高的變化，按