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摘 要: 羅克韋爾PowerFlex7000變頻器在九洲中壓變頻實(shí)驗(yàn)站測(cè)試系統(tǒng)中作為變流逆變器使用，由于本身屬于電流源型變頻器，具有四象限運(yùn)行功能，能夠?qū)崿F(xiàn)能量的回饋和對(duì)電機(jī)的制動(dòng)，先進(jìn)的矢量控制技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜多變的負(fù)載特性，在模擬電機(jī)負(fù)載方面起到了其他變頻器無(wú)可替代的作用，實(shí)現(xiàn)了變頻器出廠之前的滿負(fù)荷測(cè)試。
關(guān)鍵詞: PowerFlex7000，電流源型，矢量控制，能量回饋
ABSTRACT: A Rockwell PowerFlex7000 Variable Frequency Drive is used in JiuZHou Electric medium voltage drive test bay as the converter. Because of it belong to the current source drive, it has the function of the four quadrant, it can achieve the energy feedback and make the motor brake, and also has the advanced vector control technology, so it can achieve all kinds of load test, there are no other drives can replace it in simulate motor load. PowerFlex7000 drive has ability to achieve the full load test before the drive leave factory.
Key words: PowerFlex7000, Current Source Type, Control by vector, energy feedback
1 引言
隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，能源問(wèn)題日益成為越來(lái)成為人們最關(guān)心的問(wèn)題，能源分可再生資源和非可再生資源，當(dāng)非可再生資源越來(lái)越短缺的時(shí)候，如何節(jié)約能源，便是當(dāng)前最需解決的問(wèn)題。當(dāng)前工業(yè)用電成本不斷加大，為了降低成本，調(diào)速設(shè)備在工廠中得到了廣泛的應(yīng)用，伴隨著技術(shù)的不斷成熟，變頻調(diào)速設(shè)備在工業(yè)中倍受歡迎，由此在變頻器市場(chǎng)引發(fā)的競(jìng)爭(zhēng)是日益激烈，特別是在中壓變頻器的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更加殘酷。如果誰(shuí)能夠在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)一定的優(yōu)勢(shì)，那么誰(shuí)就能笑到最后。
哈爾濱九洲電氣與美國(guó)羅克韋爾公司合作共同建立了亞洲最大的中壓變頻實(shí)驗(yàn)基地——哈爾濱九洲中壓變頻實(shí)驗(yàn)站，能夠完全實(shí)現(xiàn)中壓變頻器出廠前的滿載測(cè)試，滿足不同用戶的實(shí)際需求。哈爾濱九洲變頻實(shí)驗(yàn)站采用的是羅克韋爾自動(dòng)化公司生產(chǎn)的PowerFlex7000型中壓變頻器作為實(shí)驗(yàn)站主體，實(shí)現(xiàn)中壓變頻器在出廠前模擬現(xiàn)場(chǎng)完成滿負(fù)荷帶載測(cè)試。有效的保證了變頻器的質(zhì)量。
2 PowerFlex7000型變頻器的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)
2.1 PowerFlex7000型變頻器電路結(jié)構(gòu)
PowerFlex7000是羅克韋爾自動(dòng)化公司的第三代中壓變頻器。它的PowerFlex系列變頻器融合了先進(jìn)的技術(shù)，嵌入了通信功能，在多平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)、操作員界面編程和硬件方面具有強(qiáng)大的通用性。PowerFlex 7000是通用的獨(dú)立式中壓變頻器，可以控制標(biāo)準(zhǔn)的同步或異步交流電動(dòng)機(jī)的速度、轉(zhuǎn)矩、方向、起動(dòng)和停機(jī)。它適用于廣泛的標(biāo)準(zhǔn)和特殊應(yīng)用如風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)、攪拌機(jī)、輸送機(jī)、窯爐、風(fēng)扇式泵和試車臺(tái)。這些應(yīng)用的主要行業(yè)包括石油化工、水泥、采礦和冶煉、發(fā)電和供水/廢水處理。
PowerFlex7000型變頻器不同于世界上其他廠家生產(chǎn)的中壓變頻器，它是世界上唯一的電流源型中壓變頻器，根據(jù)電流源型變頻器的技術(shù)特點(diǎn)，它很容易實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行，比電壓源型變頻器控制更加簡(jiǎn)單，可靠。電機(jī)可以正反方向以電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)方式運(yùn)行，當(dāng)電機(jī)以發(fā)電機(jī)工作方式時(shí)，能量可回饋電網(wǎng)，再生制動(dòng)，這就為九洲中壓變頻實(shí)驗(yàn)站進(jìn)行滿負(fù)荷測(cè)試實(shí)驗(yàn)提供了可能。
PowerFlex7000型變頻器屬于電流型中壓變頻器，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，元器件數(shù)量少，四象限運(yùn)行，同時(shí)具有矢量控制功能等特點(diǎn)。圖1中所示的是PWM控制方式的無(wú)輸入變壓器的電流型變頻器的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
圖1 電流型變頻器電路拓?fù)鋱D
電路結(jié)構(gòu)為交-直-交型，功率器件采用對(duì)稱門極換流晶閘管（SGCT），對(duì)于6KV電壓等級(jí)的變頻器，每個(gè)橋臂采用3只耐壓為6500V的SGCT串聯(lián)，具有IGBT的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，并能阻斷雙方向的電壓，減少使用器件的數(shù)量，使驅(qū)動(dòng)和吸收電路進(jìn)一步簡(jiǎn)化，性能更加優(yōu)越。
2.2 PowerFlex7000型變頻器的工作原理
[$page] PowerFlex7000型變頻器電路部分，分為高壓主回路部分和低壓控制回路部分。高壓主回路功率單元部分也分兩部分，整流側(cè)（Rectifiers）和逆變側(cè)（INVERTER）。三相6000V進(jìn)線電源首先經(jīng)過(guò) AC LINE REACTOR （進(jìn)線交流電抗器），進(jìn)線側(cè)交流電抗器可以提供額外的濾波功能和電流限制特性防止發(fā)生進(jìn)線短路故障。然后進(jìn)入整流側(cè)，整流側(cè)是由SGCT或SCR（對(duì)于18脈沖）組成的整流器將交流變?yōu)橹绷鳎诮?jīng)過(guò)直流電抗器（DC LINK ）到逆變側(cè)，通過(guò)脈寬調(diào)制方式，將直流變成交流，再通過(guò)電機(jī)側(cè)濾波電容進(jìn)行濾波，將近乎完美正弦電流電壓波形輸出到電機(jī)。低壓控制回路部分包括顯示操作界面，低壓電路，各種控制電路板，不間斷電源（UPS）等。
