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变频器电力电子器件的更新发展

2016-09-21 技术知识

逆变器从采用晶闸管半控器件(VS)到采用晶体管GTR全控器件,其输出波形从交流方波发展为脉宽调制PWM波形,大大减小谐波分量,拓宽了异步电动机变频调速范围和减小了转矩的脉功幅度。然而,GTRT作频率一般在2kHz以下,载波频率和最小脉宽都受到限制,难以得到较为理想的正弦脉宽调制波形,使异步电动机在变频调速时产生刺耳的噪声,不受用户欢迎。

IGBT的工作频率可在10-20kHz之间,与GTR相比,不仅工作频率高出一个数量级,而且在电压和电流指标(如电流浪涌耐量、电压阻断峰值、导通电流密度、门极驱动功耗率等各项指标)均已超GTR。

由于逆变器载波颜率的提高以及可以构成特定的PWM波形,异步电动机变频凋速器的谐波噪声大为降低。因此在新一代的变频器中IGBT已基本上替代了GTR。

采用IGBT的低压变频器的最大容量在380v级可达540kvA,600v级可达700kvA,能对485kW电动机进行变频调速,最高输出频率可达400一600Hz,能对中频电机进行调频控制。利用IGBT组合构成的高压(3kv/6.3kv)变频器也已有系列产品,最大容量可达7460kw。其特点是效率高和谐波小。

智能功率模块IPM是以IGBT为开关器件,同时含有驱动电路和保护电路,是一种功率集成器件(PIC)。IPM的保护功能有过滤、短路、欠压、过压和过热等,还可以实现再生制动。由IPM组成的逆变器只需对桥臂上各个IGBT提供隔离的PWM信号即可。简单的外部电路和控制电路的集成比,使变频器体积大为减小。其次,由于功率开关器件的故障检测和保护电路最接近故障点,故可以抑制故障权大,保证装量可靠运行。