有源前端AFE的原理與應用演示文稿

目前一頁\總數(shù)三十五頁\編于二十點優(yōu)選有源前端AFE的原理與應用目前二頁\總數(shù)三十五頁\編于二十點AFE整流回饋系統(tǒng)代替制動電阻，將負載側產生的能量回饋至電網節(jié)能增效的應用之一正弦波線電流，單位功率因數(shù)功率配置要求，低于常規(guī)不可控二極管整流使用SP/SPM驅動器中的Regen操作方式，可使之成為AFE整流器目前三頁\總數(shù)三十五頁\編于二十點AFE整流回饋系統(tǒng)傳統(tǒng)變頻控制系統(tǒng)的整流單元不可控二極管整流元件。5、7次諧波高電流單相導通無能量回饋，需要配置制動單元直流側電壓不可控電源電壓不能低于電機額定電壓成本低，維護簡單目前四頁\總數(shù)三十五頁\編于二十點AFE整流回饋系統(tǒng)AFE變頻控制系統(tǒng)的整流單元有源可控IGBT整流元件，開通/關斷均可控電流雙向流通無需制動單元PWM控制，完美無諧波容許電源電壓低于電機電壓目前五頁\總數(shù)三十五頁\編于二十點AFE整流回饋系統(tǒng)---原理AFE整流回饋單元提供正選電壓輸出

AFE回饋電壓通過輸入電抗器融入電網

通過LCL濾波，AFE回饋輸出純正弦電壓

通過LCL濾波，AFE回饋輸出純正弦電流目前六頁\總數(shù)三十五頁\編于二十點AFE整流回饋---向量圖

全載時，Vr與Vs之間夾角約為

5o，PF值接近1

內部直流電壓PI調節(jié)，實現(xiàn)能量雙向傳遞

鎖相環(huán)控制

空間矢量調節(jié)器，百微秒級的響應目前七頁\總數(shù)三十五頁\編于二十點PWM整流

二極管整流

AFE整流回饋---線電流波形目前八頁\總數(shù)三十五頁\編于二十點顯著降低諧波電流

二極管整流時，電流諧波含量為48%PWM整流時，電流諧波含量為6%051015202530135791113151719DioderectifierPWMrectifierAFE整流回饋---電流諧波成分目前九頁\總數(shù)三十五頁\編于二十點AFE整流回饋---組成

可用于AFE整流的驅動器LCL濾波回路 高頻濾波電抗器 高頻濾波電容 回饋電抗器

預充電回路

浪涌吸收回路目前十頁\總數(shù)三十五頁\編于二十點AFE整流回饋---AFE驅動器

可用于AFE整流的驅動器，如UnidriveSP/SPMD系列將IGBT逆變器反接電源，作為IGBT整流器AFE整流器的容量選擇，無需考慮無功功率AFE整流器的功率 =1.732*額定驅動電流*電網電壓

電機驅動器的功率

=1.732*電機額定電流*電機額定電壓*電機功率因數(shù)常規(guī)一拖一AFE系統(tǒng)，AFE整流器與電機驅動器型號功率相同，無需擴容 目前十一頁\總數(shù)三十五頁\編于二十點AFE整流回饋–LCL濾波回路高頻濾波電抗器Lf防止高頻諧波電流

(3kHz)流入電網防止接地漏電流流入驅動回路高頻濾波電容Cf消除高頻諧波電壓回饋電抗器LregenPWM輸出濾波電抗器目前十二頁\總數(shù)三十五頁\編于二十點AFE整流回饋---浪涌電壓保護回路Z500LP目前十三頁\總數(shù)三十五頁\編于二十點內置EMC濾波器，在AFE系統(tǒng)中，禁止使用，必須拆除SPsizes1to3RemovalofinternalEMCfilterSPsizes4to6,SPMA,SPMDRemovalofinternalEMCfilterEMC濾波器會使AFE系統(tǒng)存在安全隱患和諧波干擾AFE整流回饋---注意目前十四頁\總數(shù)三十五頁\編于二十點AFE整流回饋–預充電回路目前的AFE系統(tǒng)預充電方式有兩種 限流電阻單相供電預充電回路 半控整流橋三相供電預充電回路目前十五頁\總數(shù)三十五頁\編于二十點AFE整流回饋–預充電回路AFE系統(tǒng)預充電邏輯送電，將預充電回路接觸器投入充電，限流電阻充電方式，是通過AFE整流IGBT附帶的續(xù)流二極管，單相充電 半控橋充電方式，是直接對直流母線充電得電，315Vdc的直流電壓時，就可以使AFE整流單元的CPU控制。切電，430Vdc時，AFE整流單元檢測充電完成，發(fā)出指令，切斷充電回路，投入主回路供電，AFE整流送電完成，待機運行

目前十六頁\總數(shù)三十五頁\編于二十點AFE整流回饋---熔斷器電源電纜及變壓器的事故保護限制回饋及驅動單元的過度能量傳遞，而造成事故，如火災目前十七頁\總數(shù)三十五頁\編于二十點AFE整流回饋系統(tǒng)---驅動單元將直流電壓轉換為可調節(jié)的電壓/頻率，提供電機調速運轉的交流電源實現(xiàn)直流電源與電機之間的能量傳遞驅動單元無需交流電源供電–也稱逆變器單元目前十八頁\總數(shù)三十五頁\編于二十點AFE系統(tǒng)---功率配置AFE整流單元選型---無需考慮無功功率驅動單元選型---需要考慮無功功率目前十九頁\總數(shù)三十五頁\編于二十點AFE系統(tǒng)---動力配置案例1電源電壓400Vac，電機400Vac/0.85PF,選用兩臺25A“11kW”驅動器，一臺作整流，一臺作驅動AFE整流器功率功率=3*額定電流*電源電壓

=1.73*25*400=17.3kW電機驅動器功率功率=3*額定電流*額定電壓*功率因數(shù)

=1.73*25*400*0.85=14.7kW配置成功！AFE功率>電機功率目前二十頁\總數(shù)三十五頁\編于二十點AFE系統(tǒng)---動力配置案例2電網電壓380V-10%,電機75KW/400V/1.75OL/156A/0.95PF，擬用兩臺156A“75kW”驅動器 最大AFE整流器功率=3*175%*額定電流*電源電壓

=1.73*156*1.75*342=161.7kW最大電機驅動器功率

=3*175%*額定電流*額定電壓*pf

=1.73*156*1.75*400*0.95=179.7kW配置失敗！由于電網電壓偏低，導致AFE功率低于驅動功率目前二十一頁\總數(shù)三十五頁\編于二十點AFE系統(tǒng)配置方案1---單AFE整流配單驅動目前二十二頁\總數(shù)三十五頁\編于二十點配置方案2---單AFE整流配多傳動驅動AFE系統(tǒng)目前二十三頁\總數(shù)三十五頁\編于二十點配置方案2---多AFE整流配多傳動驅動AFE系統(tǒng)目前二十四頁\總數(shù)三十五頁\編于二十點AFE系統(tǒng)---AFE整流單元工作時序AFE驅動使能時，進入電網同步工作時序使用脈沖測試法，檢測電網電壓與相位電網同步完成，直流母線電壓控制器工作，將直流母線電壓調整到設定電壓上述動作成功實現(xiàn)后，電機驅動單元允許工作目前二十五頁\總數(shù)三十五頁\編于二十點主電源掉電模式的選擇—禁用停車模式主電源掉電時，AFE回饋驅動器會禁止電機驅動器的控制無法使用自動啟動功能主電源掉電時，AFE驅動器會禁止電機驅動器，且清楚內部運行聯(lián)鎖信號如果使用非聯(lián)鎖時序模式

(i.e.#6.04=0)，電機驅動器將重新啟動AFE系統(tǒng)---電機驅動單元工作時序目前二十六頁\總數(shù)三十五頁\編于二十點AFE系統(tǒng)---狀態(tài)顯示INH-AFE驅動禁止ACT-AFE運行，完成同步目前二十七頁\總數(shù)三十五頁\編于二十點 TechnicalData電源電壓(400V等級)380Vacto480Vac+10%

電源頻率48Hzto65HzAFE驅動允許的工作電壓和能夠執(zhí)行的同步電壓:theDCLinkvoltageisbelow410Vdc

theACSupplyvoltageisbelow150Vac

直流母線設定(Pr3.05) 50Hz,380VacSupply=Min590Vdc,Default700Vdc,Max800Vdc 60Hz,480VacSupply=Min730Vdc,Default780Vdc,Max800Vdc直流母線電壓設定值必須大于(Vac*

2+50)VdcAdjustableDCBusvoltageset-pointwillallowMotorof460Vactobeoperatingon380Vacsupply(normallymotorvoltagelimitedtoapprox360Vac).InthiscaseincreasedcurrentisdrawnfromthesupplyandalargerRegendrivemayberequired.目前二十八頁\總數(shù)三十五頁\編于二十點AFE系統(tǒng)---關于電流諧波的影響高于十倍電源頻率的主電源電壓波形的頻繁畸變，會導致AFE驅動鎖相環(huán)控制失敗由于AFE驅動電流環(huán)響頻帶寬的限制，同電網直流驅動器工作時產生的電網電壓缺口，會影響AFE驅動的正常工作電網電壓的畸變，會導致AFE驅動在使能時，頻繁執(zhí)行電網同步功能目前二十九頁\總數(shù)三十五頁\編于二十點電網電壓/電流規(guī)范常用符號

:-IDrive AFE驅動器的滿載額定電流ISupply

電網額定電流IShort

電網短路電流fSW AFE驅動載頻RSC

電網短路電流比率LSupply

電網感抗Z50Hz 50Hz電網阻抗目前三十頁\總數(shù)三十五頁\編于二十點IEC1000-3-4Stage3

下屬條件下，無需安裝SFF電抗器

(ISupply/IDrive)(50/fSW)

目前三十一頁\總數(shù)三十五頁\編于二十點G5.3Stage3(1)50Hz電網阻抗Z50Hz

(1.7/IDrive)若電網阻抗為純感性Lsupply

1/(185*Idrive電網阻抗決定其短路電流RSC=Ishort/Isupply不安裝SFF濾波器，若需達到G5.3標準，則(Isupply/Idrive)140/RSC目前三十二頁\總數(shù)三十五頁\編于二十點G5.3Stage3(2)常規(guī)變電所變壓器的5%漏感阻抗RSC20(Isupply/Idrive)