第二讲静止式变压变频器

【电力行业】静止变频器SFC原理及设备浙江九龙电力工程有限公司王建xxxx年xx月xx日xxxxxxxx集团企业有限公司Please enter your company's name and contentv静止变频器(SFC)原理及设备浙江九龙电力工程某公司王建忠摘要：静止变频器(SFC)主要用于将机组拖动至电动机方向的额定转速，从而使机组且网。

本文介绍了可逆可控桥的基本原理，桐柏抽水蓄能电站机组的静止变频器(SFC)的工作原理，SFC的主要设备及作用。

关鍵词：静止变频器；整流桥；逆变桥；PNC；PLC1.可逆可控桥的基本原理全控桥的直流端能够等同为一个电动势或反电势和一个二极管的串联回路。

二极管规定了直流电流的方向。

直流电压Ud的大小和方向由闭环控制装置监控，当Ud为正时，它是一个整流桥，由电网或电机输入的交流电经整流后以直流形式送入直流过渡回路，当Ud为负时，它是一个逆变器，由直流过渡回路输入的直流电经逆变后以相应频率交流电的形式送入电网或电机。

全控桥自动换向必须有一个合适的交流电压，当交流电压太低时，全控桥中能进行自动换向。

在实际应用中，电机转子中所加的励磁电流为恒定值。

被拖动机组的端电压和其转速成正比(U/F=常数)，在刚开始时，机组处于静止状态，其端电压为零，因此，SFC拖动不得不分俩个阶段，即低速运行阶段(脉冲耦合工作方式)和高速运行阶段(同步运行方式)。

2.SFC拖动的工作原理由上所述，SFC将电动机拖动到准备同期的转速的过程必须分为低速运行阶段和高速运行阶段。

低速运行阶段：采用脉冲耦合工作方式，其原理如下：在非自动换向阶段，全控桥只有俩个臂同时处于导通状态，它们按1-2,2-3.3-4,4-5,5-6,6-1……的顺序依次循环导通，每组导通相隔60度的电角度，每360度为一个周期，控制每组可控硅导通的时间，就能够控制机桥的输出频率，从一个导通组切换到另一个导通组的过程称为换向，由于此时机组端的电势太低无法确保机桥工作在自动换向方式，此时由转子位置传感器决定何时由哪俩组可控硅导通，其实现过程如下：首先设置网桥在全逆方式，截止回路中的电流Id，当Id=0时，所有的可控硅被可靠截止。

静止变频器（SFC）原理及设备[摘要]：静止变频器（SFC）启动系统是为同步电机提供源动力的装置，本文对拉萨换流站2×100Mvar调相机静止变频器（SFC）系统原理和设备进行了介绍，对其变频原理进行了分析，并对其设备配置和主要作用进行了介绍。

[关键词]：静止变频器、整流、逆变、晶闸管、触发脉冲1.晶闸管三相桥式全控电路工作原理静止变频器主回路中包括若干个晶闸管三相桥式全控电路，拉萨换流站网桥侧采用两个三相6脉动整流桥串联而成的12脉动整流桥，机桥侧采用三相6脉动逆变桥。

通过这种12-6脉波降压拓扑结构，晶闸管三相全控桥将固定的工频交流电变换成了变频交流电，从而实现调相机的变频启动。

晶闸管三相全控桥包括6个晶闸管桥臂，将其中阴极连接在一起的3个晶闸管桥臂称为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管桥臂称为共阳极组，根据触发角度的不同，可工作于整流状态或逆变状态。

当触发角小于90°，晶闸管桥为整流工作方式，功率由交流侧流向直流侧；当触发角大于90°，晶闸管桥为逆变工作方式，功率由直流侧流向交流侧。

依据晶闸管导通次序，与SFC隔离变低压侧三相电源共阴极组相接的3个晶闸管分别为T1、T3、T5，共阳极组相接的3个晶闸管为T4、T6、T2。

按此编号，晶闸管的导通顺序为T1-T2-T3-T4-T5-T6。

晶闸管三相全控桥有以下工作特点：（1）共阴极组和共阳极组各1个晶闸管的非同相2个晶闸管同时导通形成供电回路。

（2）对触发脉冲的要求：1）按T1-T2-T3-T4-T5-T6的顺序，相位依次差60°。

2）共阴极组T1、T3、T5的脉冲依次差120°。

3）共阳极组T4、T6、T2的脉冲也依次差120°。

4）同一相的共阳、共阴两个晶闸管，即T1与T4，T3与T6，T5与T2，脉冲相差180°。

（3）直流电压在电源一个周期内脉动6次，脉动的波形相同，故该电路为6脉动整流电路。

静止变频器（SFC）变频起动介绍引言: 抽水蓄能电站静止变频器（SFC）变频起动是利用晶闸管变频器产生频率可变的交流电源对蓄能机组进行起动，是目前大型抽水蓄能电站的首选起动方式，其技术特点为：(1)静止变频器的调速范围可以从电机的静止状态到l10％额定转速，在此调速范围内静止变频器工作效率不会降低；(2)静止变频器起动可使起启动电流维持在同步电机要求的额定电流以下运行，对电网无任何冲击，具有软启动性能； (3)静止变频器满足抽水蓄能电站的发电电动机组在电网电力调峰过程中频繁启动的要求。

目前，我国大型抽水蓄能电站中发电电动机的电动机起动方式基本设为静止变频器起动为主，背靠背起动为辅。

静止变频器（SFC）原理和组成：同步电动机静止变频器（SFC）起动系统属自控式同步电机变频调速系统，在要求大容量、高转速和高性能的可调速领域具有重要的应用价值，它主要是根据电机转速及位置信号控制晶闸管变频装置对同步电机进行变频调速，从而产生从零到额定频率值的变频电源，同步地将机组拖动起来。

抽水蓄能电站静止变频器起动装置的典型接线如图1所示，图1 静止变频器SFC典型接线图此静止变频器为典型的交—直—交电流源型，它由输入变压器（TR）、整流器（REC）、逆变器（INV）、直流平波电抗器（DCL）、交流电抗器（ACL）和控制柜组成，整流器和逆变器都使用普通晶闸管，逆变器晶闸管通过负载同步电动机的反电势进行换流。

此外，起动回路中还包括断路器（CB1、CB2）以及供选择被起动机组用的开关S。

工作原理为：整流器将交流电整流成直流电，逆变器再将直流电逆变为频率可调的交流电,由于直流平波电抗器的限流作用,使变频器主回路的直流电流波形平直、脉动小,具有电流源特性。

蓄能机组起动过程如下：在确认机组具备开机条件后，投入选择开关S和断路器CB2，机组加励磁，然后投入断路器CB1，变频装置向电机定子输入频率逐渐上升的三相交流电。

定子三相电流产生的旋转磁场与已励磁的转子相互作用而产生加速转矩，使机组逐渐升速至额定转速，满足同期条件时将机组并入电网，同时切除变频装置，完成起动过程。

交流电机变频调速讲座Lectures on Variable Frequency Speed Control of ACMachines上海大学陈伯时第二讲静止式变压变频器（-2）Static VVVF Converters为了实现异步电动机的变压变频调速，必须具备能够同时控制电压幅值和频率的交流电源，而电网提供的是恒压恒频的电源，因此应该配置变压变频器，又称VVVF（Variable Voltage Variable Frequency）装置。

最早的VVVF装置是旋转变频机组，即由直流电动机拖动交流同步发电机构成的机组，调节直流电动机的转速就能控制交流发电机输出的电压和频率。

自从电力电子器件获得广泛应用以后，旋转变频机组便逐渐被淘汰，并形成了一系列通用型的静止式变压变频装置。

2.1静止式变压变频器的主要类型2.1.1交-直-交和交-交变压变频器从整体结构上看，静止式的电力电子变压变频器可分为交-直-交和交-交两大类。

(1)交-直-交变压变频器交-直-交变压变频器先将工频交流电源通过整流器变换成直流(可控电压或恒压)，再通过逆变器变换成可控的交流(只控制频率或同时控制频率和电压)，如图2-1所示。

图2-1交-直-交（间接）变压变频器由于这类变压变频器在恒频交流电源和变频交流输出之间有一个“中间直流环节”，所以又称间接式的变压变频器。

具体的整流和逆变电路种类很多，当前应用最广的是由二极管组成不控整流器和由全控型功率开关器件(P-MOSFET，IGBT等)组成的脉宽调制(PWM)逆变器，简称PWM变压变频器，如图2-2所示。

图2-2交-直-交PWM变压变频器C——滤波电容PWM变压变频器的应用之所以如此广泛，是由于它具有如下的一系列优点：1)在主电路整流和逆变两个变流单元中，只有逆变单元是可控的，采用全控型的功率开关器件，通过驱动电压脉冲进行控制，可同时调节变频器的输出电压和频率，结构简单，效率高。