低压变频器技术-常用解决方案「浙江东华」

一、前言为满足目前市场对多品种小批量织物的染色的需求，很多企业都应用了卷染机，因为该设备可进行间歇式生产，以目前纺织业的发展前景来看卷染机的应用市场会越来越广阔。卷染机控制方面要求具备自动记道、自动计数、自动换向、自动掉头、自动停车、防坠液等功能，在整个工艺过程中，要求---布匹的张力和线速度恒定，因此对系统的自控控制水平要求较高。而国内较为传统的卷染机大部分采用双直流电机控制，只能达到近似的恒张力控制效果，

也有采用单变频器的卷染机，放卷采用异步电机直流制动的方式，收放卷用接触器在变频器和直流制动之间进行切换，以上这些方案，分析其原理，都是在较大误差情况下的一种近似结果，因此控制效果不尽如人意。进口的卷染机，有的采用伺服控制，有的是用价格昂贵的工程型变频器来实现，效果较为理想，但是对于国内的用户来说，成本压力很大。本文以一个工程实例来说明采用ski600系列矢量重载变频器并巧妙地完成卷染机的工艺要求。巨型卷染机技术指标：门幅：1800--3600mm；卷径：1500mm；车速：20--150m\/min；温度：98℃；张力调整范围：

300~1000n；上图是卷染机工作的示意图，这是一个典型的中心卷曲控制系统。未染色的布匹首先通过上布电机卷曲到其中的一个辊筒上，在辊筒的传动轴上安装有计数用地接近开关，此时控制系统计下整卷布的道次，上卷完毕，采用人工的方式把布匹的一头卷到另外一个辊筒上面，待包覆紧密即可正常开始工作。

随着电气传动技术，尤其是变频调速技术的发展，作为大容量传动的高压变频调速技术也得到了广泛的应用。高压电机利用高压变频器可以实现无级调速，满足生产工艺过程对电机调速控制的要求，以提高产品的产量和，又可大幅度节约能源，降低生产成本。近年来，各种高压变频器不断出现，高压变频器到目前为止还没有像低压变频器那样近乎统一的拓扑结构。根据高压组成方式可分为直接高压型和高-低-高型，根据有无中间直流环节来分，

可以分为交-交变频器和交-直-交变频器，在交-直-交变频器中，按中间直流滤波环节的不同，可分为电压源型和电流源型。高-低-高型变频器采用变压器实行输入，输出升压的方式，其实质上还是低压变频器，只不过从电网和电机两端来看是高压的，是受到功率器件电压等级技术条件的---而采取的变通办法，需要输入，输出变压器，存在中间低压环节电流大，效率低下，---性下降，占地面积大等缺点，只用于一些小容量高压电机的简单调速。常规的交-交变频器由于受到输出频率的---，只用在一些低速，大容量的特殊场合。直接高压交-直-交变频器直接高压输出，

无需输出变压器，，输出频率范围宽，应用较为广泛。我们将对目前使用较为广泛的几种直接高压输出交-直-交型变频器及其派生方案进行分析，-各自的优缺点。评价高压变频器的指标主要有：成本，---性，对电网的谐波污染，输入功率因数，输出谐波，dv/dt，共模电压，系统效率，能否四象限运行等。

由于逆变电路采用igct作为功率器件，而igct本身不象igbt那样存在过电流退饱和效应，可以通过检测集电极电压上升来进行短路检测，并通过门极关断进行保护，所以必须通过霍尔电流传感器，检测到过电流，然后通过串联在上下直流母线的二个保护用igct进行关断。由于直流环节存在共模电抗器和di/dt---电抗器，导致整流桥输出和滤波电容之间存在较大阻抗，这样电网的浪涌电压要通过整流桥形成浪涌电流，再通过滤波电容吸收的效果---降低，为了保护整流二极管免受浪涌电压的影响，

在整流桥输出并联了阻容吸收电路。箝位二极管---了桥臂中外侧的两个igct承受的电压不会超过一半的直流母线电压，确切地说，应该是对应侧滤波电容的电压，所以外侧的两个igct不存在过压问题。内侧的两个器件仍要并联电阻，以防止产生过压。因为在同侧二个器件同时处于阻断状态时，内侧的器件承受的电压可能超过一半的直流母线电压，具体电压取决于同侧二个器件的漏电流匹配关系。　　如果不加输出滤波器，三电平变频器输出时电机电流总谐波失真可以达到17左右，会引起电机谐波-，转矩脉动。输出电压跳变台阶为一半直流母线电压，

dv/dt也较大，会影响电机绝缘，所以一般需配特殊电机。若要使用普通电机，必须附加输出滤波器。输出滤波器有dv/dt滤波器和正弦波滤波器二种，dv/dt滤波器容量较小，只对电压变化率起抑制作用，使电机绝缘不受dv/dt的影响，对电机运行动态性能的影响较小，如果系统动态性能要求较高时，适合采用，而且成本较低。