中性点箝位型三电平高压变频器实验分析

基于集成门极换向晶闸管(IGCT)串联的中性点箝位型三电平高压大功率变频器中,变频器直流环节(包括限流电感、箝位电容及限流电阻)参数设置合理与否关系到高压变频器的安全运行.文中分析了直流环节的时间常数大于和小于脉宽调制的死区时间的IGCT开关特性,从而得出在直流限流电路的时间常数小于PWM调制的死区时间,IGCT开通时的di/dt相对较小,反之,则di/dt相对较大并有可能损坏器件.通过简化实验电路来模拟三电平高压大功率变频器换流过程,实验结果验证了当直流限流电路的时间常数小于PWM调制的死区时间时,开关管的di/dt较小.     

基于IGCT的中心点钳位型三电平高压变频器直流环节研究

将IGCT串联技术应用于中性点箝位型三电平高压大功率变频器，研究了变频器直流环节（包括限流电感、箝位电容及限流电阻）对变频器安全运行的影响。通过分析三电平结构的开关暂态过程，建立了变频器暂态开关数学模型，并设计了直流环节部分的限流电抗。在综合考虑三电平的开关过程、直流限流电感的大小及IGCT过压能力的基础上，研究了直流箝位电容对变频器逆变侧持续性直流电压的影响，并推导了直流箝位电容及限流电阻的设计要求。基于PDPWM调制方式，分析了限流电阻对死区时间、最小脉宽及开关频率对开通及关断di/dt的影响，并基于IGCT5SHX14H4502文中设计了6kV、2.5MW二极管箝位型三电平中压变频器直流环节，并通过了6kV高压试验的检验，仿真结果验证了所选参数的有效性。     

IGCT变频器在矿井提升机调速系统中的应用

着重介绍了IGCT大功率三电平变频器在煤矿主井提升调速系统中的应用,分析了提升机电控系统中运用IGCT三电平逆变器的工作原理。IGCT变频器可以做到大功率、高电压,使提升机电控系统可靠性更高,输入、输出的功率因数为1,减少了电网的谐波污染,使提升效率明显高于同类型设备,能耗大幅度下降。     

高压变频器中IGCT的快熔保护

提出利用快速熔断器来实现高压变频器中IGCT器件的保护,在对高压变频器三电平逆变回路发生的“直通”故障分析基础上进行快熔计算选择,并分析所选快熔特性,最后给出结论。     

ZnO压敏电阻在高压变频器过电压保护中的应用

基于IGCT串联中性点钳位三电平高压变频器过电压保护进行研究,首次提出了利用氧化锌(ZnO)压敏电阻对高压变频器进行过电压保护的方法。通过分析ZnO压敏电阻的各种放置位置和接线形式,得出了合理的设计方案。以逆变系统整体作为变频器过电压保护的对象,解决了单个电力电子开关器件过电压保护困难的问题。结合实际的变频器参数,详细分析逆变系统工作状态的耐压情况,设计了ZnO压敏电阻。通过Matlab/Simulink对过电压情况的仿真,验证了所设计的ZnO压敏电阻对中性点钳位三电平高压变频器过电压保护的有效性。本文所设计的ZnO压敏电阻已得到实际应用。     

基于IGCT的三电平高压变频器在发电厂凝结水泵的应用

某发电公司为了有效降低厂用电率,对其3号机组凝结水泵采用三电平高压变频调速系统进行调速控制,取代了原工频直接启动方式.介绍了基于IGCT的三电平高压变频器的特点.并对变频器改造前后的运行情况及经济性进行了对比分析,结果表明,该技术改造有很好的节能效果.     

高压IGCT三电平变流器的试验研究

IGCT元件的结构特点使其在高电压和大电流范围具有优越的性能,而IGCT元件驱动与元件的高度集成化又使其使用很方便.使用IGCT元件的三电平电路结构在高压大功率变流器中得到广泛的应用.对IGCT变流器逆变部分目前国内外使用的主要拓扑结构进行总结,并在理论分析及系统仿真的基础上,设计了高压IGCT三电平变流器.对IGCT元件及变流器系统进行试验,检验该变流器的工作性能.试验结果表明,该变流器达到了设计要求,具有良好的性能.     

大功率IGCT三电平变流器空间矢量PWM调制算法

在高压大容量交流传动系统中,由新型开关器件IGCT构成的大功率三电平中点钳位式变流器结构正在被广泛采用.由于IGCT器件具有比较低的开关频率,使得基于IGCT器件的变流器的调制方法与一般的基于IGBT的变流器有很大的不同.本文详细阐述了电压空间矢量PWM方法(SVPWM)在三电平中点钳位式变流器(NPC)中的应用原理,并在一套基于IGCT的7.5MVA大功率三电平中点钳位式变流器上进行了验证,实验结果证实了理论分析的正确性.     

高压变频器PLC监测保护系统的功能设计和实现

在工业应用中对高压大容量变频调速装置的需求越来越迫切,开发直接高压变频器,是一种技术含量高,开发难度大的高新技术.介绍了三电平IGCT直接高压变频器的工作原理和典型系统配置,总结了高压变频器的起动、停止和旁路等运行逻辑和联锁逻辑;设计了高压变频器的可编程序控制器(PLC)监测保护系统,阐述了系统的设计思想和实现过程中涉及的几个典型技术关键及其解决办法.系统设计具有一定的通用性,希望能够对高压变频器的设计、研制和使用提供参考.     

6 kV变频调速系统中IGCT串联缓冲电路设计

IGCT单独使用时可以不用缓冲电路.但是6 kV及以上高压变频器需要将IGCT串联使用以获得更高的耐压水平.此时,IGCT需要并联缓冲电路才能安全工作.为设计6 kV高压变频器串联吸收电路,通过对IGCT特性进行分析,给出了设计IGCT缓冲电路的具体方法,通过试验验证吸收电路的工作效果.     

IGCT在大功率电压源逆变器中的应用

介绍了IGCT的性能特点及使用中应注意的事项,给出了IGCT在两电平逆变器及中点箝位三电平逆变器应用中箝位电路的参数设计方法,分析了IGCT在中点箝位三电平逆变器应用中需要施加外触发的原因,给出了IGCT在6 kV高压变频调速中的应用情况。     

基于集成门极换流晶闸管的中压三电平逆变器的驱动脉冲优化设计及复杂可编程逻辑器件实现

基于IGCT的中压三电平逆变器正被广泛地应用于工业领域。在这些逆变器中,IGCT的PWM驱动脉冲信号在进入门极单元之前需要进行处理,以确保驱动脉冲的死区时间和最小脉宽等设置。该文以MVA三电平逆变器为实例,根据开关器件特性、电路参数和控制要求,给出该逆变器驱动脉冲优化设计过程,包括关键参数计算和实现流程。该文采用双CPLD(复杂可编程逻辑器件)的方式给出驱动脉冲优化的实现流程,并为故障处理提供快速通道。文中给出了CPLD实现的仿真和实验结果,结果表明该驱动脉冲优化设计和实现是逆变器安全可靠工作的有力保证。     

高压变频器中快熔模型及IGCT保护

提供一种高压变频器中IGCT半导体器件的快熔保护方案,在建立快熔模型基础上,详细分析快熔保护系统在逆变器直通故障下对系统的影响以及保护作用。对比了matlab仿真结果和简化电路。计算结果证明,提出的简化保护计算的有效性,同时说明了这种IGCT保护方法的正确性。     

受杂散电感影响的大容量变换器中IGCT关断特性研究

集成门极换流晶闸管(IGCT)是大容量变换器高效可靠运行的重要元件。电路杂散电感会严重地影响IGCT的关断特性，增大器件的电压应力和关断损耗，甚至导致器件损坏。以基于IGCT的12 50 kW/6 kV三电平变频器为例，通过理论分析、仿真和实验，深入研究杂散电感对IGCT关断特性的影响。通过引入影响因子的概念，评估不同支路杂散电感影响的严重程度，据此提出杂散电感的设计原则。结合变换器柜上的单管IGCT测试方案，使得杂散电感和IGCT关断特性的准确预估成为可能，为基于IGCT的大容量变换器的设计和优化提供了重要的指导。     

基于RC阻容吸收的串联IGCT动态均压研究

为了研究串联IGCT关断时暂态特性,建立了串联IGCT的关断电流数学模型,该模型考虑了所串联的同一型号半导体开关器件物理特性存在的细微差异。基于此模型,提出了用微分方程研究串联IGCT电路关断的均压特性的思路。为验证该思路的有效性,建立了基于串联IGCT斩波电路的关断暂态模型,该模型充分考虑了IGCT阻容吸收回路、线路杂散电感对IGCT关断暂态过电压的影响。数值仿真及试验结果表明,该模型能较好地反映串联IGCT关断的均压情况。     

采用IGCT电压型三电平逆变器的高压变频调速器

摘要： 集成门极换向型晶闸管(IGCT)的优良性能使其适合于实现高-高方式的高压变频调速装置。文中提出了基于IGCT中点箝位电压型三电平逆变器的高压变频调速装置主电路，并给出了一台6 kV/1 800 kVA高压变频调速装置的实现。装置交流输入侧采用变压器隔离的24脉冲整流电路来保证输入侧功率因数大于0.96，中间直流环节直流电压为10 kV，逆变部分采用中点箝位(NPC)电压型三电平逆变器输出三相6 kV线电压，每只开关器件由2只4.5 kV IGCT器件串联构成。逆变器采用变频的特定谐波消除脉宽调制(SHE-PWM)，且输出侧采用LC滤波器来减小输出电压的谐波畸变率及dv/dt。装置采用IGCT作为电子开关进行输出过电流保护。装置实验表明，这种高压变频器具有很好的性能及可靠性。     

三电平逆变器开关管电压应力解决方案研究

三电平二极管钳位型桥式变流器是适应高电压、大功率应用环境比较好的方案.然而,三电平逆变器开关管在开通关断过程中普遍存在电压应力超标问题.为了解决上述问题,对三电平逆变器开关管应力进行分析后提出了开关管驱动保护电路,设计并优化了三电平的驱动波形.最后,在三电平逆变器实验平台上进行试验验证了该方法的有效性.     

基于混合七电平电压型逆变器的新型6kV变频器

提出了一种基于混合七电平电压型逆变器的6kV变频器。混合七电平逆变器由1个采用10CT的三相中点箝位三电平逆变器和3个采用IGBT的H桥逆变器串联而成，可充分利用IGCT高压大容量及IGBT高速的特点。PWM控制采用基于参考电压分解的多电平直接PWM算法。数字化实现容易。采用了改进的死区效应补偿方法以获得理想的输出波形。研制了1台基于混合七电平逆变器的交流380V变频调速实验样机。实验结果为新型6kV变频器工业装置的研制打下了基础。     

Application of IGCT in High-Power Rectifiers

This paper investigates the possibility of applying an integrated gate commutated thyristor (IGCT) into high-current high-power rectifier systems. The optimal power converter topology that fully utilizes the functionality of the IGCT is proposed. The proposed power converter consists of a front-end diode rectifier and three-level step-down dc/dc converter. As compared to two-level operation, half the input dc voltage and twice the effective switching frequency of three-level operation can provide a wider operation range of continuous conduction mode resulting in a higher average output current of less ripple size than two-level case. A laboratory prototype of a 5-kA 3.1-MW rectifier has been simulated and tested to confirm the feasibility of the IGCT in the proposed power converter topology. The proposed solution generates a relatively smooth output dc current with less contents of high-frequency harmonics, thereby avoiding the high-frequency harmonic-related problems found in insulated-gate-bipolar-transistors-based high-current rectifiers. The IGCT would play a significant role to improve the cost-effective performance and reliability in low- and medium-ranged high-current high-power rectifier systems.