采用不同元器件的内反馈调速技术方案比较

对内反馈斩波调速而言，由于采用元器件和技术工艺不同，在安全性和可靠性上有很大差异，SCR属于国内的普通晶闸管。IGBT是ABB及西门子公司生产多年的纯进口元件，它是绝缘栅双极大功率晶体管，具有自关断速度快，抗干扰能力强，可靠性高，技术性能优等特点，是目前世界上最成熟的大功率电力电子开关元件，现在广泛用于高压变频器及内反馈斩波调速装置的核心器件。采用IGBT模块结构制作的斩波器与逆变器的内反馈斩波调速装置，具有安全性与可靠性高，性能优越，系统免维护等特点。我公司采用IGBT制作的内反馈斩波调速装置是目前国内领先的产品，是本公司发明的专利技术。序号主要结构与性能方案1：用SCR制作的内反馈斩波调速方案2：用IGBT制作的内反馈斩波调速1启动与旁路性能频敏变阻器启动，启动电流4-5IN，当调速装置突然故障时，快速旁路到电机全速运行，容易引起电机的滑环损坏，由于风量在瞬间大幅度波动造成锅炉熄火及生产中断。液态电阻软启动，启动电流小于1.5IN，当调速装置突然故障时，自动旁路，电机是在原调速状态基础上逐渐升到全速，过渡时间约30秒，对电机滑环没有冲击，保证风门调节器的响应，不会造成锅炉熄火及生产中断。2外型结构与冷却方式大功率SCR是平板式的，用双面散热器，散热器两面分别对地绝缘，散热器是带电的，元件安装在风道内。IGBT是全模块式的，是绝缘底板，散热器不带电，用单面散热器，散热器接地，元件安装在风道外。3电流及电压等级比较SCR单只元件电流有500~2000A，电压有1200V~5000V。IGBT单只元件电流有400A~2400A，电压有1200V~6500V。4工作原理简述SCR是靠脉冲触发导通的开关元件，不能自关断。IGBT是一种电压控制开关导通的晶体管，是自关断元件。5导通与关断方式SCR导通时要大于100微秒的触发脉冲，关断时通过外部辅助电路或通过电流自己降到0才能关断。IGBT是直流15V电压导通，0V电压关断。6导通与关断时间SCR快速管100微秒导通，150微秒关断。IGBT是1～2微秒导通，1～2微秒关断。7工作频率比较SCR由于关断时间在100微秒左右，所以工作频率不能高，在逆变器使用中，工作频率不能超过300HZ，否则逆变器存在逆变颠覆故障。IGBT由于通断时间只有1～2微秒，所以工作频率较高，在斩波器及逆变器使用中，工作频率可做到8～10KHZ，并且斩波器无直通故障，逆变器无逆变颠覆故障。8调速方式与谐波及功率因数的比较斩波调速是通过改变斩波器的占空比来调速，因逆变器是采用的是SCR逆变角是可变数的，逆变角为30～150度，逆变角越大，造成谐波电流越大，功率因数越低，调速范围越窄。斩波调速是通过改变斩波器的占空比来调速，因逆变器采用的是IGBT逆变角是不可变数的，逆变角为0度。逆变角越小，谐波畸变电流越小，功率因数较高，调速范围越宽，逆变器工作越稳定，不会产生逆变颠覆。9调速范围与效率调速范围下限50，上限95%，下限40%，上限85%，因SCR逆变角最小只能固定在35度左右，所以决定了调速范围，在相同的转子电压和反馈绕组电压的情况下，例：U₂/E₂₀=0.5，最低转速=0.5No，最高转速不可能达到额定转速。由于逆变器采用SCR系统庞大，故障频繁，维护性较差，效率最高为92%。调速范围0-100%和50-100%，因IGBT的逆变角是0度，是不可变数的，所以调速范围与高压变频器一样，在相同的转子电压和反馈绕组电压的情况下，例：U₂/E₂₀=0.5，最低转速=0.5No，最高转速能达到额定转速。由于采用模块结构的IGBT系统简单，无逆变颠覆，维护方便，效率为98%，因逆变角是0度，谐波电流小，功率因数高，利于电容补偿有效。10使用在斩波器与逆变器中的性能比较SCR一般为国产元件，性价比较为低廉，它是控制极触发导通的，导通后不能自行关断，必须等通过阳极-阴极的电流为0，并维持约100微秒时间才能关断，否则它就不能关断，这就使晶闸管的抗干扰能力降低和没有自保护能力，并且不能自行恢复，当受到5-10us的脉冲干扰消失时，它不能自行关断，因而干扰的故障信号不能消除，在斩波器中造成斩波器直通故障，因SCR的工作频率较低，这就使转子电流脉动大大增加，所以电机电流的谐波含量达到10%以上，同时降低了电机的功率因数，在逆变器中造成逆变颠覆，从而造成电动机反馈绕组的外部短路，因SCR的触发灵敏度是变化的，当设备运行温度高时，特别是夏天，随着环境温度的变化变化触发灵敏，一些干扰信号就能使它误触发导通，尤其当电网波动，或电机瞬时堵转时电流突变，经常造成快速熔断器及SCR同时烧坏故障。IGBT是西门子及ABB公司生产的高压大功率电力电子元件，它是自关断元件，关断时间1-2微秒，是绝缘栅大功率晶体管，当栅极施加15V直流电压时，集电极一发射极导通，当栅极电压为0时，集电极一发射极均1-2微秒快速关断，当受到5-10us的脉冲干扰消失时，它也同时关断，能够在2微秒内有效切断故障电流，所以能可靠实现自保护能力，及抗脉冲干扰能力强等优点。IGBT在斩波器中没有直通故障，由于IGBT的导通和关断速度高，用IGBT制作斩波器工作频率可高达8-10KHZ，这就使转子电流脉动大大减小，所以电动机电流的谐波含量小于4%，并且功率因数也大大提高。在逆变器使用中，不存在逆变器颠覆问题，由于IGBT的关断速度高，能有效切除过电流故障，自保护能力高度有效。

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