[00335573]高功率因数双向功率流变频器

1、课题来源与背景：通用变频器无论国内国外产品，一般都采用整流－直流环节－逆变的方式，功率流是单向的，在电动机处于发电时一般都采用内置或外接制动单元，通过电阻放电的方式将能是消耗。而该项目产品采用的是双PWM的方式，即整流部分也通过PWM波控制，在电动机发电时，直接通过可控整流部分将能量回馈至电网，真正实现四象限控制的变频器。2、关键技术实现的依据：通用变频器的关键技术是正确合理的选用IGBT器件及驱动，设计有效的保护电路；微处理器的选用；空间电压矢量PWM控制软件的设计、编写和调试。高功率因数双向功率流变频器是以公司现有通用变频器为基体，按照被控制电动机的容量，建立电动机运行的数学模型，采用电流、电压值直接反馈方式，保证变频器运行在最佳节能状态，提高变频器的节能效率。3、主要技术与性能指标：变频器满足通用变频器的技术性能指标，同时在输入功率因数、谐波、EMI等指标上又有非常大的提高。输入功率因数为0.99；双向功率流的四象限控制方式；干扰较传统变频器降低一半以上；控制方式：全数字空间电压矢量控制的双PWM方式，载波频率1.0～16.0KHz连续可调；启动频率0～25Hz可任意设定；输出频率分辨率0.01Hz；压频比：基底频率25～400Hz之间任意设定，恒转矩、二次递减转矩（二种可选）；转矩补偿：恒转矩补偿模式、二次递减转矩模式各30种；过载能力：150﹪，2分钟（100﹪）；180﹪，2秒；过载能力可以任意设定（额定电流50～200﹪之间任意设定）；堵转电压限制（无能耗自动时720V）；其他功能：自动启动、失速再同步、故障试恢复、转差补偿、动态参数修改、过电压、过电流、过负载、过热和欠电压保护。3、技术创新点：目前国内外变频器大都采用不可控整流－直流－逆变的结构，相关研究仍处于基础研究阶段，而我司开发的这种高功率因数双向功率流变频器具有四象限运行特性，除了网侧功率因数接近于1外，还具有谐波低、干扰小等特点，同时用于工业领域具有高效节能的特点：1）回馈电流为下弦波。2）自动跟踪电网电压，使回馈电流相位始终与电网电压相位互差180°。3）根据再生电能的多少，而自动调整最佳制动力矩。4）用SPWM整流器，使其工作在有源逆变状态，从而使回馈电流表为正弦波。4、技术说明：采用世界最先进的芯片TMS320F2407，运行参数可以实时修改；在国内SY4000-Z系列产品率先以规模化产品形式推向市场，专门应用于注塑机节能技术改造，节能效果明显；以V/F控制方式变频器为基体，采用双PWM控制方式实现四象限控制的产品，在国内尚未见到。该产品具有自适应功能，可根据电机容量大小和负载变化自动高速系统运行状态，当电机运行于发电状态时，将发电能量回馈至网侧，进一步提高节能效果。研究使用2个功率开关器件组成的零电压开关电路，用于三相PWM逆变，具有主电路拓扑结构最简单的优点；实现了系统的能量可双向传送和稳定运行；探索到零电压开关三相PWM逆变器的动态数学模型，为实验研究三相PWM逆变器奠定了有力的理论基础。5、应用前景：节能和环保是国家的主要国策，1998年国家颁布了《节约能源法》，明文规定：“……实现电动机、风机、泵类设备的经济运行，发展电机调速……提高电能利用率。”变频器作为绿色能源，有着广阔的市场前景。动力设备的技术改造、新型节能动力装置的投放市场，变频器的需求量呈逐年上升趋势。该项目开发的变频器主要用于动力设备的技术改造和新型节能动力装置的配套，有着广阔的市场前景。