西门子模块6ES7314-1AG14-0AB0

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西门子模块减速模式设置与加速模式相似,也要根据负载情况而定,减速曲线也有线性和S形、半S形等几种方式。
该类变频器使用GTO作为功率输出器件。由于GTO本身可以通过门极控制关断,从而可引入PWM控制技术,简化控制电路。其主电路如图6-6所示。
GTO电流型变频器的主电路
图6-6 GTO电流型变频器的主电路
图6-6电路中,变压器二次绕组采用Y和△不同联结组别,是为了获得互差60°的六相电压,既可以减少整流后的电压纹波,也可以降低电网的谐波。整流部分采用SCR器件,逆变部分采用了可关断晶闸管GTO,开关频率为180 Hz。电路可以说是电流源和PWM技术的结合(简称“CSI - PWM技术”)。由于采用脉宽调制方式,输出谐波降低,滤波器可大大减小,但不能省去。实际使用中常加电容滤波器,为防止电容与电动机的电感在换向过程中产生谐振,其数值需仔细选择。
GTO器件目前实用水平为6000 V/6000 A。采用器件串联方式,变频器容量可达5000 kW以上,且谐波问题比较容易解决。因此,GTO电流型变频器可以说是SCR方式的改进。
但将GTO器件用作中压变频器仍有需要改进的地方,主要是:
1)受耗散功率的限制,GTO的开关频率较低,一般为200 Hz左右。
2) GTO的通态压降为2.5~4 V,高于晶闸管的压降(1.5~2 V),因此效率较低。
3)对GTO的门极驱动,除了要提供与晶闸管一样的导通脉冲外,还要提供峰值为阳极电流1/5到1/3的反向关断电流,故其驱动电路的功率高达晶闸管驱动电路的10倍。
假设电流是连续的,不考虑重叠角。当t=0时,正组①的3只晶闸管同时获得控制角α=60°的工作指令。晶闸管1符合导通条件,负载上出现uu的一段,延续时间是120°。当ωt=120°时,晶闸管5导通,输出的电压为uv片段。当晶闸管5被触发导通后,晶闸管1受到线电压uwu的封锁作用,阴极电位高于阳极电位,晶闸管1被关断。这就是电源侧的自然换相。
由于电路中采用了限环流电感,可以将换组指令的内容规定为:封锁发往组①的触发脉冲;开放发往组④的触发脉冲。当ωt=300°时,假定根据输出频率的要求,此时ω0t=180°,需要发出换组指令。于是,晶闸管5继续导通,晶闸管6获得触发脉冲列。在线电压uwv的作用下,晶闸管6导通,形成环流。图5-9所示为组①和组④的输出电压波形,组①输出电压片段uw,组④输出电压片段uy。图5-10所示为换组时的等效电路。
电流连续时换组触发得到的电压波形
图5-9 电流连续时换组触发得到的电压波形
电网角频率ω是固定的,而输出电压的角频率ω0是任意值,所以换组时间是随比值ω/ω0的变化而变化的。由图5-9可见,如果在ωt=240°时发出换组指令,换组时间将延续120°电角度,此值为**长。当比值不是整数时,例如等于1. 83,从负组换到正组的换组时间是60°,而从正组换到负组的时间是30°,相差一倍。电网电压和输出电压之间并无同步关系,所以换组指令何时出现是随机的。图5-9中,换组指令是从ωt=0°开始的。
交-交变频电路根据其输出电压的波形,可以分为矩形波型及正弦波型两种。
图5-7所示为由18只晶闸管组成的三相变三相有环流、三相零式交-交变频。这是一种比较简单的三相交-交变频电路。电路中,每一相由两个三相零式整流器组成,提供正向电流的是共阴极组①、③、⑤;提供反向电流的是共阳极组②、④、⑥。为了限制环流,采用了限环流电感L。
三相零式交-交变频电路
图5-7 三相零式交-交变频电路
由于采用了中性线结构,各相彼此独立。假设负载是纯电阻性,电流波形与电压波形完全一致,因此可以只分析输出电压波形。这里以U相为例进行分析,其他两相只是和U相相位差120°。
假设三相电源电压uu、uv、uw完全对称。当给定一个恒定的触发控制角α时,例如,α=90°,得正组①的输出电压波形如图5-8所示。在t=t1时,接入u相的晶闸管1得到触发脉冲满足导通条件,uu输出。晶闸管1导电角60°,当uu过零时,晶闸管1关断。当t=t2时,接入v相的晶闸管3得到触发脉冲满足导通条件,uv输出。t=t3时,接入w相的晶闸管5得到触发脉冲满足导通条件,uw输出。晶闸管5导电角60°,当uw过零时,晶闸管5关断。而当t=t4时,发出换相指令,组④的3只晶闸管获得触发角等于90°的工作指令,组①的触发脉冲被封锁掉,组①退出工作状态。如触发脉冲是脉冲列,或是触发脉冲的宽度为120°,则t=t4时,晶闸管6符合导通条件,负载上出现导电角为30°的uy片段。t=t5时,晶闸管2导通,输出60°的uz片段,依此类推。
图5-6所示是输出星形联结方式的三相交-交变频电路原理图。3组单相交-交变频电路的输出端是星形联结,电动机的3个绕组也是星形联结,电动机的中性点和变频器的中性点接在一起,电动机要引出6根线。因为3组单相交-交变频电路的输出端连接在一起,其电源进线就必须隔离,因此3组单相交-交变频电路分别用3个变压器供电。
输出星形联结方式的三相交-交变频电路原理图
图5-6 输出星形联结方式的三相交-交变频电路原理图
若电动机的中性点不和变频器的中性点接在一起,电动机只引出3根线即可。由于变频器输出端中性点不和负载中性点相连接,所以在构成三相变频电路的6组桥式电路中,至少要有不同输出相的两组桥中的4个晶闸管同时导通才能构成回路,形成电流。和整流电路一样,同一组桥内的两只晶闸管靠双触发脉冲保证同时导通。而两组桥之间则是靠各自的触发脉冲有足够的宽度,以保证同时导通。
交-交变频电路的优点是:只用一次变流,效率较高;可方便地使电动机实现四象限工作;低频输出波形接近正弦波。缺点是:接线复杂,如采用三相桥式电路的三相交-交变频电路至少要用36只晶闸管;受电网频率和变流电路脉波数的限制,输出频率较低;输入功率因数较低;输入电流谐波含量大,频谱复杂。
由于以上优缺点,交-交变频电路主要用于1000 kW以下的大容量、低转速的交流调速电路中。既可用于异步电动机传动,也可用于同步电动机传动。
三相输出交-交变频电路主要应用于大功率交流电动机调速系统,三相输出交-交变频电路是由三组输出电压相位各差120°的单相交-交变频电路组成的,所以其控制原理与单相交-交变频电路相同。下面艾特贸易小编简单介绍一下三相交-交变频电路接线方式。
图5-5所示是公共交流母线进线方式的三相交-交变频电路简图。它由3组彼此独立的、输出电压相位相互错开120°的单相交-交变频电路构成,它们的电源进线接在公共的交流母线上。因为电源进线端公用,所以3组单相交-交变频电路的输出端必须隔离。为此需将异步电动机的3个绕组的首尾端都引出,共6根线。这种电路主要用于中等容量的交流调速系统。
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