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传感器介绍

提高了运行的可靠性以及经济性秒速赛车规律

  三、IGBT在新能源汽车中的应用 作为新型功率半导体器件的主流器件,IGBT已广泛应用于工业、 通信、计算机、消费电子、汽车电子、航空航天、国防军工等传统产业领域,以及轨道交通、新能源、智能电网、新能源汽车等战略性新兴产业领域。 IGBT模块在电动汽车中发挥着至关重要的作用,是电动汽车及充电桩等设备的核心技术部件。IGBT模块占电动汽车成本将近10%,占充电桩成本约20%。IGBT主要应用于电动汽车领域中以下几个方面,如电动控制系统、大功率直流/交流(DC/AC)逆变后驱动汽车电机、车载空调控制系统、小功率直流/交流(DC/AC)逆变等。 总结: 我国的IGBT在技术差距方面包括高铁、智能电网、新能源与高压变频器等领域所采用的IGBT模块规格在6500V以上,技术壁垒较强;,GBT芯片设计制造、模块封装、失效分析、测试等IGBT产业核心技术仍掌握在发达国家企业手中。

  在高压变频系统中,我们认识到在控制单元柜部分的信号主要是弱电,但整个系统工作环境较为恶劣、传输距离不确定(较远),存在各种高压电信号。如果采用纯粹的铜线进行传输,则需要面临各种干扰、升压、、损耗大、易腐蚀等问题,从而导致可靠性低、实用性低、资源浪费等结果。采用工业光纤则很好的解决上面的各种问题,所以光纤通信必然会成为以后通信的主要方式。

  在接线端子智能化程度的提高,采用高压变频器对泵类负载进行速度控制,不但对改进工艺、提高产品质量有好处,又是节能和设备经济运行的要求,是可持续发展的必然趋势。对泵类负载进行调速控制的好处甚多。从应用实例看,大多已取得了较好的效果(有的节能高达30%-40%),大幅度降低了自来水厂的制水成本,提高了自动化程度,且有利于泵机和管网的运行,减少了渗漏、爆管,可延长设备使用寿命。

  IGBT在变频电源中所发挥的作用是将直流变为交流供电机使用, 与其它电力电子器件相比的话,IGBT具有非常高的可靠性、驱动简单、保护容易、不用缓冲电路和开关频率高等特点,开发高电压、大电流、频率高的高压IGBT并将其应用到变频电源中以获得不同频率的电流。 IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道,给PNP 晶体管提供基极电流,使IGBT导通。加反向门极电压消除沟道,切断基极电流,使IGBT关断。IGBT 的驱动方法和MOSFET 基本相同,只需控制输入极N一沟道MOSFET ,所以具有高输入阻抗特性。

  在高压变频器中,为解决单元串联多电平高压变频器接线端子中主控系统与功率单元之间存在的强弱电隔离,及功率单元与功率单元之间的电磁干扰问题,提出了采用光纤连接方法实现功率驱动PWM信号的远距离传送。

  在冶金、化工、电力、市政供水和采矿等行业广泛应用的泵类负载,占整个用电设备能耗的40%左右,电费在自来水厂甚至占制水成本的50%。这是因为:一方面,设备在设计时,通常都留有一定的余量;另一方面,由于工况的变化,需要泵机输出不同的流量。

  有乐认为单元串联多电平PWM电压源型变频器接线端子,采用若干个低压PWM变频功率单元串联的方式实现直接高压输出,该变频器对电网谐波污染小,谐波输入电流很低,输入功率因数高,不必采用输入谐波滤波器和功率因数补偿装置。如以6kV的输出电压等级为例,电网电压经过二次侧多重化的隔离变压器后向功率单元供电,功率单元为三相输入、单相输出的交一直一交PWM电源型逆变器结构。将相邻功率单元的输出端串接起来,形成Y联结构,实现变压变频的高压直接输出,供给高压电动机

  变频器在异步电动机调速领域应用比较广泛,随着变频技术的不断提高和在工业中的大规模使用,各种工业机械的精确控制和自动化程度进一步得到改善,在工业生产过程中,一方面,变频器可以使电机实现无级调速,提高工业控制精度,来满足对电机变频控制的要求,另一方面,通过变频器还可以大幅度降低生产成本,从而提高企业经济效益,增强企业的市场竞争力。在目前的工业环境中,主要的耗能装置是高压电机,尤其是大功率的电机,随着市场需求总量的不断扩大和变频器技术的发展,更加高效、更加合理的利用电能成为了一种工业需要,因此大功率高压变频器将会逐步应用到更加广泛的领域和范围内。

  变频器是利用半导体器件的开关作用,将工频电源变换为另一频率的电源,整个装置主要由主回路和控制回路两部分构成,主回路包括整流器、滤波器和逆变器三个部件,控制回路由驱动回路、单片机和光电隔离回路构成,逆变器主要采用半导体器件,如MOS晶体管、晶闸管,IGBT晶体管,其驱动性能效率高且控制特性好

  IGBT在逆变器和变频电源中的应用 作为主流的新型电力电子器件,IGBT在轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车、新能源装备,以及工业领域(高压大电流场合的交直流电转换和变频控制)等应用极广,是上述应用中的核心技术。据相关数据显示,中国IGBT市场一直被国际巨头垄断,九成的份额掌握在英飞凌、三菱等海外巨头手中。 IGBT也叫绝缘栅双极型晶体管,是由BJT和MOS组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低,载流密度大,但驱动电流较大,MOSFET驱动功率很小,开关速度快,但导通压降大,载流密度小;IGBT综合了以上两种器件的优点,驱动功率小而饱和压降低。

  目前,高压变频调速技术在大容量传动领域得到了广泛应用,其调速方案主要有以下两种:

  此方案通过变压器对电网高压,然后经变频器变频后,再由升压变压器升至所需要的电压,以驱动高压电动机调速,此调速方案技术难度相对较小,普遍采用可控硅整流逆变电路,变压器和可控硅的使用使大量的无功功率被系统消耗,高压母线电压下降,同时产生大量高次谐波和直流分量,因此为了确保系统的可靠性必须采用谐波滤波器,另外由于升变压器都有较大的损耗,效率较低,而在灵活性上,二者又不可相互代替,装置占地面积大,这种调速方案一般应用在小功率的高压电机上。

  此方案中,对高压电网进行变压变频转换是利用多个功率单元模块串联后实现的,直接输出高压电源来驱动高压电机调速,从根本上解决了高—低—高变频调速系统存在的诸多问题,这种方式由于减少了升、变压器这个电压变换环节,降低了损耗,提高了效率,输出不含高次谐波和直流分量,是大容量电动机调速的发展方向,其拓扑结构常见的有:以晶闸管或GTO为功率器件的电流型高压变频器,以IGBT、IGCT为功率器件的三电平高压变频器和以低压IGBT为功率器件的单元串联多电平高压变频器,此方案主要应用在大功率高压电机变频节能领域。

  IGBT在变频电源中所发挥的作用是将直流变为交流供电机使用, 与其它电力电子器件相比的话,IGBT具有非常高的可靠性、驱动简单、保护容易、不用缓冲电路和开关频率高等特点,开发高电压、大电流、频率高的高压IGBT并将其应用到变频电源中以获得不同频率的电流。 IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道,给PNP 晶体管提供基极电流,使IGBT导通。加反向门极电压消除沟道,切断基极电流,使IGBT关断。IGBT 的驱动方法和MOSFET 基本相同,只需控制输入极N一沟道MOSFET ,所以具有高输入阻抗特性。

  现代电力电子技术的快速发展使得早期的压频分控型系统很少使用,目前常见的控制方式有基于异步电动机稳态模型的恒压频比控制(V/F曲线控制)、转差频率控制以及基于异步机动态模型的矢量控制方式(直接矢量控制、间接矢量控制、直接转矩控制等)。

  V/F控制又叫电压频率控制,即在改变电源频率进行调速的同时保持电动机的磁通不变,由于采用开环控制方式,控制性能较低,在低频时为了改变低频转矩特性必须进行转矩补偿,另外,其动态转矩能力和静态调速性能不高、控制曲线会随负载变化波动,转矩响应慢、利用率低,低速时定子电阻和逆变器死区效应引起性能下降,存在不稳定性,但因其控制电路结构和算法都非常简单、成本较低,机械特性硬度也较好,能满足一般传动的平滑调速要求,故此种控制方式一般采用转速开环带低频电压补偿的控制方案,适合生产机械对系统静动态性能要求不高的场合。

  作为一种直接控制方式,电动机转矩和电流的变化是通过控制转差频率来实现的,在对电动机的转速进行检测、计算后,由速度调节器输出转差频率,以电动机速度和转差频率为基础参数,处理后作为变频器的给定频率对电动机进行控制,其加减速特性和限流的能力与V/F控制相比,均得到大幅度提高。由于系统利用速度反馈构成闭环控制,故静态误差小,具稳定性和动态响应特性良好,调速精度较高,同时它又比矢量控制方法简便,具有结构简单、容易实现、控制精度高等特点,但其动态性能较弱。

  即磁场定向控制,依据磁场定向原理对异步电机的磁通和转矩电流进行控制,自动跟踪和调节电压及频率,使指令值与检测实际值一致,实时调整三相定子电流的幅度和相位,输出合适的定子电流矢量,来控制异步电动机转矩,转速精度接近0.5%,转速的响应也比较快,调速范围广,在目前工控领域变频系统中应用比较普遍。在日常应用中,配置速度反馈单元的闭环变频调速系统,性能虽较好,但速度传感器在电动机轴上安装,降低了坚固性、可靠性,增加了故障率,因此,对于调速范围、精度和动态品质要求较低的应用环境,往往采用不带速度反馈的矢量变频开环控制系统。此控制方式相对来说结构简单,可靠性高,调速范围较宽,转矩控制精确,电机的加速特性和系统动态响应速度都比较好;但是矢量控制方式对异步电动机的参数依赖程度很高,其跟踪输入速度对电动机的控制效果影响很大。

  5 、变频改造对电机保护的影响 高压变频器一般均配置工频旁路柜,以保证在变频器出现故障或检修时,通过工频旁路柜的切换电机恢复工频运行,保证生产持续不断。但这种切换也带来了相应保护配置的问题:电动机在变频运行状态下开关柜应装设变压器保护(因变频器内部与厂用电连接部分为输入移相整流变压器),而在工频运行时应装设电动机保护。 因此在改造时,原有电动机保护应保留,作为工频运行时的保护装置,如果变频器控制系统不具备输入变压器的保护功能,从系统安全和合理配置保护的角度考虑,需加装“隔离移相变压器”保护;在电动机变频运行时,退出电动机保护而投变压器保护。

  联合盐化有限公司现有两台吨/H循环硫化床锅炉,三相异步电动机定速运行,风机随着锅炉负荷的变化调节风量,造成了极大的节流损失,另外,出口风压高,系统效率低,故障频繁,增加维护工作量,本次利用厦门市林发电器有限公司的LINFA-Y10高压变频器对6台风机进行了高压变频器改造,实现根据燃烧工况变化调整运行频率来调节风流量,使风机运行在较合理的工作状态,实现节能的目的,设备参数如下:

  旁路柜主要配置:三个线)和两个刀闸隔离开关K1、K2,KM2与KM3实现电气互锁,当KM1、KM2闭合,KM3断开时,电机变频运行;当KM1、KM2断开,KM3闭合时,电机工频运行。另外,KM1闭合时,K1操作手柄被锁死,不能操作;KM2闭合时,K2操作手柄被锁死,不能操作。电机工频运行时,若需对变频器进行故障处理或维护,必须在KM1、KM2分闸状态下,将隔离刀闸K1和K2断开。操作方式如下:1)合闸闭锁:将变频器“合闸允许”信号串联于KM1、

  合闸回路。在变频器故障或不就绪时,线合闸不允许;在KM1、KM2合闸状态下,若变频器出现故障,则“合闸允许”断开,KM1、KM2跳闸,分断变频器高压输入电源。2)旁路投入:将变频器“旁路投入”信号并联于KM3合闸回路。变频运行状态下,若变频器出现故障且自动投入允许,或者需要将电机从变频投入到工频状态运行(按下“工频投切”按钮),系统将首先分断变频器高压输入、输出开关KM1和KM2

  (3秒到8秒可调),“旁路投入”闭合,即工频旁路开关KM3合闸,电机投入电网工频运行。3)保护:保持原有对电机的保护及其整定值不变。3.2.2控制方式LINFA变频器有三种控制方式:从变频器操作界面控制电机的本地控制、通过内置接口板接受来自现场的开关量控制的远程控制以及通过RS485

  LINFA变频器有多种速度设置方式,在闭环运行时,速度设置方式即为被控量的给定方式,其对外接口比较丰富,有多路模拟量输入\输出、数字量输入\

  ModBus通讯规约实现与上位系统的通讯功能。主要技术标准和规范如表3所示 :3.2改造效果3.2.1改造前的测试结果:3.2.2改造后的测试结果:4

  倍的启动电流,有了大幅度降低,其转速、力矩上升曲线比较平滑,在改善启动性能的同时,降低电网冲击力度,提高了运行的可靠性,完全可以满足生产的需要,通过

  元,设备年运行5500小时计算,六台风机年可节约用电量900万度左右,节约电费378万元,六台变频器投资850万元,可望在2.5年之内收回成本,总体而言 ,变频改造比较成功,不仅改善了调速、起动性能,并且减少了机械震动,噪音和磨损,延长了机械寿命,提高了运行的可靠性以及经济性,为公司的正常生产和节能降耗提供了强有力的保证。山东施耐德功率模块售后服务山东智光参量板服务商

  1.2 对现场环境的适应能力 高压变频器大多安装于现场辅机附近,灰尘较多,灰尘进入变频柜内会导致绝缘下降或击穿损坏电子元器件;灰尘堵塞滤网造成功率柜散热效果差,易导致功率模块过热失效损坏。有些厂家把空气滤网设计为在运行中可拆换清洗,便于维护。在南方高温、潮湿气候地区,应选择对环境温湿度要求低、系统温升相对低的产品,以保证安全稳定运行。 2 、对自身小故障的承受能力 高压变频器具有单元旁路功能,即某个功率单元出故障时该单元应能够自动退出,整个系统可持续带故障运行,这实际是一种冗余设计技术。此时应注意单元旁路后对变频器带载能力的影响,主要考虑变频装置每相功率单元个数、控制系统的电压补偿。 单元串联越多,故障概率越大,单个单元故障对输出能力的影响越小,二者应折中取舍。若采用电压补偿算法、中性点偏移算法可提高系统单元旁路后的带载能力,但此种方法可能带来共模电压等问题,需视电动机绝缘安全等设备具体情况取舍。 高压变频器的控制系统电源至关重要,应设计采用多路控制电源供电,多通道互为备用、无扰切换;风扇冷却器的冗余设计也有助于提高系统的抗扰动能力。

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