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上海圓馨能源科技有限公司
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丹佛斯集Danfoss高壓變頻器工作原理和調(diào)節(jié)方式
2016-6-27 閱讀(1445)
丹佛斯集Danfoss高壓變頻器工作原理和調(diào)節(jié)方式
丹佛斯集團（Danfoss）：丹佛斯公司1933年成立于丹麥,，如今,，丹佛斯是一家性集團公司，是在機械和電子元器件的研發(fā),、以及住宅舒適,、視頻冷鏈、節(jié)能和環(huán)保等眾多領(lǐng)域內(nèi)提供生產(chǎn),、銷售和服務(wù)的世界者,。
丹佛斯作為丹麥zui大的工業(yè)集團，銷售凈額約為20億歐元，擁有18,000名員工,，其中6,000名集中在丹麥12個區(qū),。 作為制冷、供熱和傳動控制領(lǐng)域的,，丹佛斯集團的主要目標是提高生活質(zhì)量,，并滿足相關(guān)利益方的需求。
丹佛斯在眾多行業(yè)的研究,、開發(fā)和生產(chǎn)領(lǐng)域都處于地位,。在21個國家的53家工廠，每天大約生產(chǎn)250,000個零部件,。 丹佛斯于1994年進入中國,，時至今日，丹佛斯中國在北京,、上海,、天津、廣州,、沈陽,、成都、青島,、鞍山和香港等地的工廠,、銷售公司和代表處共有員工1800多人，積極的為國內(nèi)制冷,、供熱,、傳動控制領(lǐng)域提供良好的產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)。
愿景丹佛斯要在其核心業(yè)務(wù)中力爭成為,。作為一個極富聲譽的公司,，我們要以提高*的生活質(zhì)量為目標，利用*科學(xué)技術(shù)滿足用戶的需求,，為所有的利益相關(guān)方創(chuàng)造價值,。
（1）市場普遍接受,。如果在5年以前推廣高壓變頻器,，一般還要給用戶講解其原理，為什么要使用它,。但是現(xiàn)在,，經(jīng)過眾多廠家的共同努力，和市場使用效果的宣傳,，用戶已經(jīng)普遍接受高壓變頻器,，只是在眾多廠家中選擇誰的問題,。
（2）業(yè)績很重要,。高壓變頻器一般功率較大,，都使用在非常關(guān)鍵的部位。所以用戶對產(chǎn)品的可靠性是zui關(guān)心的,?？疾榭煽啃缘霓k法，就是去已經(jīng)使用的用戶那里去了解情況,，這樣的用戶越多,，說服力就越強
（3）服務(wù)的重要性不容忽視,。高壓變頻器是大功率的電子設(shè)備,，在使用中，總會遇到一些問題,，高壓變頻器工作的場合又非常關(guān)鍵，因此,，對用戶的及時服務(wù)是非常重要的,。服務(wù)是維持用戶關(guān)系的非常重要的方面。如果服務(wù)不到位,，或者像有些國外廠家,，服務(wù)和備件的價格較高，都會影響用戶的選擇,。
?。?）現(xiàn)場的適應(yīng)性非常重要。一般的高壓變頻器開發(fā)廠家,，在自己的實驗室里,，都很難*模仿用戶現(xiàn)場的情況，所以,，產(chǎn)品設(shè)計的靈活性怎么樣,，到了現(xiàn)場遇到問題能否盡快解決，都是非常重要的,。由于耗電量大,，負載又非常重要，用戶往往不希望設(shè)備較長時間的試運行,，所以,，產(chǎn)品設(shè)計不嚴謹，一旦遇到問題,，就非常難以解決,。近年來,，許多廠家的產(chǎn)品裹足不前，就是這個原因,。（5）價格進一步下降,。由于激烈的競爭，以及后來者為了奪取業(yè)績而不得已采用的低價策略,，高壓變頻器的價格下降很快,，在某些項目上，一些競爭廠家報出的價格甚至低于成本價,。隨著技術(shù)的進步,，高壓變頻器除了在已有的市場上繼續(xù)擴大規(guī)模外，還將進一步擴展應(yīng)用的領(lǐng)域,，對于很多負載,，還需要解決變頻器的工程應(yīng)用上的問題?？傊?，高壓變頻器正在迎來發(fā)展的黃金時期。
主要采用三種方式：
?。?）液力耦合器方式,。即在電機和負載之間串入一個液力耦合裝置，通過液面的高低調(diào)節(jié)電機和負載之間耦合力的大小,，實現(xiàn)負載的速度調(diào)節(jié),；
（2）串級調(diào)速,。串級調(diào)速必須采用繞線式異步電動機,，將轉(zhuǎn)子繞組的一部分能量通過整流、逆變再送回到電網(wǎng),，這樣相當(dāng)于調(diào)節(jié)了轉(zhuǎn)子的內(nèi)阻,，從而改變了電動機的滑差；由于轉(zhuǎn)子的電壓和電網(wǎng)的電壓一般不相等,，所以向電網(wǎng)逆變需要一臺變壓器,，為了節(jié)省這臺變壓器，現(xiàn)在國內(nèi)市場應(yīng)用中普遍采用內(nèi)饋電機的形式,，即在定子上再做一個三相的輔助繞組,，專門接受轉(zhuǎn)子的反饋能量，輔助繞組也參與做功,，這樣主繞組從電網(wǎng)吸收的能量就會減少,，達到調(diào)速節(jié)能的目的。
?。?）高低方式,。由于當(dāng)時高壓變頻技術(shù)沒有解決,，就采用一臺變壓器，先把電網(wǎng)電壓降低,，然后采用一臺低壓的變頻器實現(xiàn)變頻,；對于電機，則有兩種辦法,，一種辦法是采用低壓電機,；另一種辦法，則是繼續(xù)采用原來的高壓電機,，需要在變頻器和電機之間增加一臺升壓變壓器,。上述三種方式，發(fā)展到目前都是比較成熟的技術(shù),。液力耦合器和串級調(diào)速的調(diào)速精度都比較差,，調(diào)速范圍較小，維護工作量大,，液力耦合器的效率相比變頻調(diào)速還有一定的差距,，所以這兩項技術(shù)競爭力已經(jīng)不強了。至于高低方式,，能夠達到比較好的調(diào)*果,，但是相比真正的高壓變頻器，還有如下缺點：效率低,，諧波大,，對電機的要求比較嚴格,，功率較大時（500KW以上）,，可靠性較低。高低方式的主要優(yōu)勢在于成本較低,。
目前,，
主流的高壓變頻器產(chǎn)品主要有三種類型：
（1）電流源型,。如圖1,。電流源型逆變部分采用SGCT直接串聯(lián)解決耐壓問題，直流部分用電抗器儲存能量,，目前的技術(shù)水平可以做到7.2KV輸出電壓,，所以適應(yīng)國內(nèi)大部分電壓為6KV這一現(xiàn)狀。電流源型變頻器輸入側(cè)的功率因數(shù)比較低,，電抗器的發(fā)熱量較大,，效率比電壓源型變頻器低，由于采用電流控制,，輸出濾波器的設(shè)計比較麻煩,，而兩電平變頻器的共模電壓和諧波,、dv/dt問題較突出，所以對電機的要求較高,。雖然電流源型變頻器有可回饋能量的優(yōu)點,，但是需要回饋能量的負載畢竟不是太多，尤其是通用型的變頻器,，所以電流源型變頻器的市場競爭能力已經(jīng)逐漸變?nèi)酢?圖1電流源型高壓變頻器
?。?）功率單元串聯(lián)多電平型。如圖2,。此變頻器采用多個低壓的功率單元串聯(lián)實現(xiàn)高壓,，輸入側(cè)的降壓變壓器采用移相方式，可有效消除對電網(wǎng)的諧波污染,，輸出側(cè)采用多電平正弦PWM技術(shù),，可適用于任何電壓的普通電機，另外,，在某個功率單元出現(xiàn)故障時,，可自動退出系統(tǒng)，而其余的功率單元可繼續(xù)保持電機的運行,，減少停機時造成的損失,。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，可迅速替換故障模塊,。由此可見,，單元串聯(lián)多電平型變頻器的市場競爭力是很明顯的。 圖2功率單元串聯(lián)多電平型高壓變頻器
?。?）三電平型,。如圖3。三電平型變頻器采用鉗位電路,，解決了兩只功率器件的串聯(lián)的問題,，并使相電壓輸出具有三個電平。三電平逆變器的主回路結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)少,，雖然為電壓源型結(jié)構(gòu),，但易于實現(xiàn)能量回饋。三電平變頻器在國內(nèi)市場遇到的zui大難題是電壓問題,，其zui大輸出電壓達不到6KV,，所以往往需要用變通的方法，要么改變電機的電壓,，要么在輸出側(cè)加升壓變壓器,。這一弱點限制了它的應(yīng)用。 圖3三電平型高壓變頻器目前,，雖然有人提出了其他不同的高壓變頻器解決方案,，但大都不具有明顯的可行性,，或者說不具有將上述三種主流變頻器結(jié)構(gòu)取而代之的潛力。隨著高壓變頻器成本的進一步降低,，在中等功率市場,，高低型變頻器將會退出競爭，而只關(guān)注于較小功率的場合,。對于單元串聯(lián)多電平型變頻器,，主要缺點是變流環(huán)節(jié)復(fù)雜，功率元器件數(shù)目多,，體積略大一些,，但是，在其他的方式不能解決國內(nèi)應(yīng)用的需要,，高壓器件應(yīng)用的可靠性還不是太高的情況下,，其競爭優(yōu)勢在zui近的一段時期內(nèi)，可能還是無法替代的,。三電平型變頻器由于輸出電壓不高的問題,，主要的應(yīng)用范圍應(yīng)該是在一些特種領(lǐng)域，如軋鋼機,、輪船驅(qū)動,、機車牽引、提升機等等,，這些領(lǐng)域的電機都是特殊定制的,，電壓可以不是標準電壓。在一定的功率水平,，三電平型變頻器取代傳統(tǒng)的交交變頻器是技術(shù)發(fā)展的趨勢,。三電平變頻器的更大發(fā)展有待于更高耐壓的功率器件的出現(xiàn)和現(xiàn)有產(chǎn)品可靠性的進一步提高。在超大功率場合,，即大約8000KW以上的功率,，用可控硅構(gòu)成的LCI（負載換流逆變器）電流源型變頻器仍舊是主角,。由于上述的技術(shù)特征,，通用型高壓變頻器目前是單元串聯(lián)多電平型變頻器占多數(shù)，約7成以上,。目前國內(nèi)以利德華福為代表的高壓變頻器廠家有不下二十家,，基本都采用這種電路結(jié)構(gòu)。二,、高壓變頻器的市場特點
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