高压大容量变频技术

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1、现代电力电子及高性能大容量交流调速技术----现状及进展主要内容现代电力电子技术概述高压大容量变频器原理及结构高性能大容量交流调速系统结论和问题一个核心技术三个基本特征五个发展方向多种应用领域一、概述现代电力电子技术一个核心技术电源变频定频开关有源无功现代电力电子技术现代电力电子技术三个基本特征电能处理与节能弱电控制强电高技术的支撑现代电力电子技术五个发展方向高功率密度高压大功率高功率因数高性能高频高效现代电力电子技术多种应用领域电源系统电力系统储能系统现代交通系统电气传动系统现代电力电子技术的发展趋势高频化BJT<10kHzIGBT<几十kHzMOSFET几百kHz

2、高效率软开关技术现代电力电子技术的发展趋势高功率密度－－组合化SCR+MOSFET=MCTGTO+MOSFET=IGCTBJT+MOSFET=IGBTIGBT+DRIVE=IPM标准化，量产；可制造性，降低成本现代电力电子技术的发展趋势高压大功率GTO6000V/6000A4500V/4500AIGBT3300V/2400A4500V/1200AIGCT4500V/4000ABJT1400V300AMOSFET500V/240A现代电力电子技术的发展趋势高功率因数功率因数谐波污染SCR相控整流低较大DIODE整流高仍有PWM整流(PFC)1THD小全数字控制单片机+D

3、SP=TNMS320F240二、高压大功率变频器原理及结构2.1应用领域电能生产和消费我国能源生产总值居于世界前茅，但是单位产值能耗太大，节能方面差距很大。我国发电量的60％～70％左右用于推动电动机做功，其中90％的电机是交流电机，大部分为400～40000Kw，3～10Kv的大功率高压交流电动机。由于采用直接恒速拖动，每年造成大量的能源浪费。节能的潜力占工业用电30％以上的各种风机、泵类负载，工况变化较大，如采用交流调速技术实现变速运行，节能效果明显。以平均节电20％计算，对全国来说年节电500亿度，同时可以相应减少2000万吨发电用煤，50万吨二氧化硫和1200

4、万吨二氧化碳的排放。改造完毕形成的产业市场容量达1500亿元。高性能调速系统在轧钢、造纸、水泥制造、矿井提升、轮船推进器等传统工业的改造和高速列车、城市地铁轻轨、电动汽车等现代化交通工具的驱动中也需要使用大容量的调速系统,以提高系统性能和生产效率。高性能调速系统国内铁路市场分析:干线车：未来十年内机车数量：4000台牵引变频器价值占总额：约30%达152-200亿人民币地铁、轻轨：未来五至十年机车数量：1500台牵引变频器价值占总额：约30%达36亿人民币高压PWM变频技术元件串联电压型二电平（ALSTOM）电流型(ROCKWELL)多电平H桥（ROBICON）三电平

5、（SIEMENS）电容浮动（ALSTOM）变压器高低高（SIEMENS，安川）2.2国外公司和国内现状国外公司情况欧美公司1)SIEMENS工程+产品*SIMOVET－A系列，晶闸管电流型，低价、成熟,淘汰技术。*MV－6SE80系列中压变频器,高压3－6KVIGBT，三电平，目标产品，发展趋势，已在国内推20台，*天津有合资厂，生产低压6SE70，6RA70，2000年开始组装中压产品。*技术策略1000KW以下－采用MD＋低压电机（兰州电机厂）1500KW以上－采用MV800KW～1500KW－MD或MV（高中高）国外公司情况2)ABB工程为主*中压变

6、频器ASC1000系列，采用IGCT，三电平，目标产品，体积小，DTC直接转矩控制。*北京有合资厂,生产低压600，500系列变频器,将来可能组装高压产品。3)GE工程为主*INNOVITIONMV系列中压变频器,IGCT、IGBT三电平,三电平H桥，主要应用大功率轧机传动。*上海合资厂已解除，建研究中心，目前没有大规模风机，水泵推广计划，在美国FUJI低压变频器，ROBICON中压变频器打GE产品系列铭牌。*2000年GE与TOSHIBA合资建大传动公司。国外公司情况4)ROBICON产品.*中压变频器H桥技术的代表,低压变频器技术的延伸，在国际上流行，发展快

7、，已有40台在中国用，价格适中，效果好，技术过渡产品。*国内代理多，技术仿制多,没有在中国建厂，同华能商议合作散件组装。5)ANSALDO工程+产品*中压变频器采用高压3KVIGBT，H桥串技术，技术独特，还没有在中国推广。*IGBT三电平3KV变频器,达到5000KW,应用于大功率轧机主传动。*北整厂同ANSALDO有合作，可能代理，散件组装。国外公司情况6)ROCKWELL(AB)产品*1557系列中压变频器，采用GTO电流型,GTO元件串联，5年前占北美风机，水泵市场70%，技术目前已落后，在中国已推10余台。*AB目前同RELANCE合