沈阳的工业现场多使用三相380V交流电。三相逆变电源是连接直流母线、蓄电池或者光伏直流侧与交流负载的设备。山东运电气有限公司在沈阳地区的配电工程中,调试和维修过多台三相逆变电源,这里结合实际设备说明它的工作过程和常用型号。
三相逆变电源在沈阳工业现场承担的任务
三相逆变电源的任务是把蓄电池或直流母线的直流电,变成电压、频率、相位都稳定的三相交流电。在沈阳的工厂车间、变电站、通信机房、消防系统中,它经常作为失电情况下的应急电源使用。市电正常时,逆变电源工作在待机或旁路状态;市电断开后,负载切换到逆变输出,整个过程不能有太长的断电时间。我们在沈阳曾碰到过一台30kVA逆变电源,切换时间偏长,设备内部继电器每次都要重新启动,后来检查发现是控制板切换命令延迟,和输出滤波电容老化没有直接关系。
三相逆变电源的核心工作原理
三相逆变电源的输出是三相正弦交流电。核心电路包含直流输入、逆变桥、滤波器和控制器。不一样的厂家的电路形式有差异,但基本工作过程是一致的。
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直流输入与母线支撑
直流电压从蓄电池或直流屏接入逆变电源。输入侧有熔断器、接触器和防反接电路。现场常见的直流输入电压有220V、110V、384V等。直流母线上并联电解电容,用来稳定母线电压,并在负载突然增加时提供瞬时能量。母线电容长时间运行后容量会下降,现场能看到电容顶部鼓起或者漏液,这时输出电压会出现波动。
逆变桥的开关动作
逆变桥由六只IGBT开关管组成,分三个桥臂对应A、B、C三相。每一时刻每个桥臂上下两只开关管不能同时导通。IGBT按照脉冲信号交替导通,母线直流电压被斩波成脉动电压。这样就把直流电变换成三相矩形波交流电。IGBT模块底部都涂有导热硅脂,[1]散热风扇不转时,模块温度快速上升,过温保护动作后输出中断。
SPWM正弦波脉宽调制
为了得到正弦波,逆变器采用SPWM方式。控制器的DSP芯片产生三组对称的调制波,与高频三角载波比较,输出六路PWM脉冲。改变调制波的幅度和频率,就能改变输出电压和输出频率。SPWM对逆变电源的输出波形和效率很大。现场调整载波频率时,电感和IGBT的温升也会跟着变化。

输出LC滤波器
三相逆变桥输出的是高频脉冲序列,不能直接带负载。输出端需要接三相LC滤波器。电感滤除电流纹波,电容吸收高频分量。滤波器后的波形接近标准正弦波。现场设备中的滤波电感和CBB电容按额定电流选择,电容老化后输出波形会出现毛刺。做空载试验时,滤波电感会有轻微响声,这个现象正常,带上负载后声音会变得均匀。
电压电流闭环控制
三相逆变电源要维持输出电压稳定。控制器实时采样三相输出电压和输出电流,与设置值比较。负载变大时输出电压下降,控制环自动提高调制比;负载减小时则降低调制比。这样在负载波动和直流母线电压波动时,输出端保持三相电压平衡。电压采样线松动时,控制环会误判,输出相电压经常偏高或者偏低,采样端子是比较容易出问题的地方。
沈阳市场常见的三相逆变电源型号表
以下型号按山东运电气有限公司提供的三相逆变电源系列列出,型号与参数对应。
| 产品型号 | 额定容量 | 直流输入电压 | 交流输出电压 | 使用场合 |
|---|---|---|---|---|
| SDY-33010 | 10kVA | DC220V | AC380V/50Hz | 车间应急电源 |
| SDY-33020 | 20kVA | DC220V | AC380V/50Hz | 通信机房 |
| SDY-33030 | 30kVA | DC384V | AC380V/50Hz | 变电站操作电源 |
| SDY-33050 | 50kVA | DC384V | AC380V/50Hz | 消防设备 |
| SDY-33100 | 100kVA | DC540V | AC380V/50Hz | 水泵、风机负载 |
表里的型号是常用规格。三相逆变电源的实际配置还要看负载性质、后备时间和直流系统电压。本页电话用于与山东运电气有限公司沟通实际选型与报价。
参考文献
- IGBT模块 — 来源:百度百科
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