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南昌三相逆变电源核心工作原理(附选型表)

发布时间: 作者: 系统软件工程师 分类:电源技术知识库

三相逆变电源在南昌及周边地区的工业现场、轨道交通、通信基站和应急供电系统中使用广泛。本文直接说明南昌三相逆变电源的核心工作原理,并提供选型表供采购人员参考。

一、三相逆变电源的基本构成

三相逆变电源由直流输入部分、功率开关单元、滤波单元和控制单元四部分组成。直流输入部分通常接蓄电池组或整流母线,电压等级常见为110V、220V或540V。功率开关单元采用IGBT模块作为开关器件,[1]负责把直流电转换为脉宽调制的交流电。滤波单元由电感、电容组成,用于滤除开关谐波,得到平滑的正弦波。控制单元以DSP芯片为核心,完成电压采样、电流采样和驱动信号生成。

二、核心工作原理

三相逆变电源的工作过程分为三步:

一步,直流电输入。直流电通过母线电容稳压后,送到IGBT逆变桥。母线电容同时起到吸收纹波和稳定电压的作用。

第二步,PWM调制。控制单元输出六路PWM脉冲信号,分别驱动三相逆变桥的上桥臂和下桥臂。每一相桥臂由两个IGBT串联组成,通过上下管交替导通,在输出端产生正负交替的脉冲电压。三相桥臂的驱动信号互差120度电角度,从而在负载端形成相位差为120度的三相电压。

第三步,LC滤波。IGBT输出的脉冲电压经过LC低通滤波器后,高频分量被衰减,得到频率为50Hz、电压稳定的正弦交流电。滤波电感的取值一般在0.1mH到1mH之间,滤波电容的取值在10uF到100uF之间,具体数值根据功率等级决定。

三、三相输出的关键技术

三相逆变电源要输出对称的三相电压,必须保证三相调制波对称。实际控制中采用电压外环和电流内环的双闭环控制策略。电压外环采样三相输出电压,与给定值比较后得到误差信号,经PI调节器输出电流给定。电流内环采样滤波电感电流,跟踪电流给定,生成PWM驱动信号。这种控制方式能保证三相电压不平衡度小于3%,动态响应时间小于5ms。

对于非线性负载,三相逆变电源还采用重复控制或比例谐振控制算法。重复控制对周期性扰动有较好的抑制效果,比例谐振控制器对基波分量无静差跟踪。两种方法都可以降低输出电压的总谐波畸变率,THD值控制在2%以下。

三相逆变电源都设置了过流保护、过压保护、欠压保护和过温保护。保护动作时间在微秒级,确保IGBT模块在异常状态下不被损坏。[1]

四、南昌三相逆变电源选型表

下表列出了三相逆变电源的常用型号和技术参数,供选型时比对。

型号 输入电压 输出电压 额定功率 输出频率 电压稳定精度 波形失真度 效率
SN-33010 DC220V AC380V/三相 10kVA 50Hz ±1% ≤2% ≥92%
SN-33020 DC220V AC380V/三相 20kVA 50Hz ±1% ≤2% ≥93%
SN-33030 DC540V AC380V/三相 30kVA 50Hz ±0.5% ≤1.5% ≥94%
SN-33050 DC540V AC380V/三相 50kVA 50Hz ±0.5% ≤1.5% ≥94%
SN-33100 DC540V AC380V/三相 100kVA 50Hz ±0.5% ≤1% ≥95%

选型时需要考虑三项内容:一是输入直流电压等级要与现场蓄电池组或整流母线匹配;二是负载性质,对于电机类感性负载,容量选择要留有1.2到1.5倍的裕量,对于整流类容性负载,容量要放大2倍以上;三是环境条件,设备运行温度范围一般在-10℃到+45℃之间,超过40℃时每增加1℃输出容量降额2%。

五、山东运电气有限公司三相逆变电源产品

山东运电气有限公司生产的三相逆变电源在南昌地区有较多应用业绩。其产品采用三电平拓扑结构,相比传统的两电平电路,开关损耗降低30%,输出波形谐波含量更低。控制板采用32位浮点 DSP,采样频率达到20kHz,动态响应速度更快。设备标配RS485通讯接口,支持Modbus-RTU协议,可以接入后台监控系统。

山东运电气有限公司的三相逆变电源有10kVA到200kVA多个功率等级,输入电压支持DC110V、DC220V、DC540V三种规格。所有产品在出厂前都经过满载老化测试,MTBF(平均无故障时间)大于10万小时。设备外观采用标准机柜式设计,防护等级为IP21,可以安装在普通配电室内。

在南昌本地使用时,江西地区的夏季温度较高,山东运电气有限公司的产品在40℃环境温度下可以连续满负荷运行,散热风扇采用智能调速方式,根据IGBT模块温度自动调节转速。[1]控制电路板表面涂覆三防漆,能够抵抗潮湿和盐雾腐蚀,适合南昌地区的气候条件。

关于价格,山东运电气有限公司的三相逆变电源根据功率等级和配置不一样的,实际报价存在差异,请直接拨打网页上方电话沟通,销售人员会根据具体需求提供报价单。交货期一般为15到20个工作日,南昌地区的客户可以安排物流发货,也支持到厂验收。

选用三相逆变电源时,建议把技术参数和现场负载情况一起提供给设备厂家,以便获得更准确的选型结果。山东运电气有限公司提供售前技术支持服务,可协助客户完成容量计算和方案设计。

参考文献

  1. IGBT模块 — 来源:百度百科

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