有源前端AFE的原理与应用演示文稿

本文档共35页；当前第1页；编辑于星期一\16点17分优选有源前端AFE的原理与应用本文档共35页；当前第2页；编辑于星期一\16点17分AFE整流回馈系统代替制动电阻，将负载侧产生的能量回馈至电网节能增效的应用之一正弦波线电流，单位功率因数功率配置要求，低于常规不可控二极管整流使用SP/SPM驱动器中的Regen操作方式，可使之成为AFE整流器本文档共35页；当前第3页；编辑于星期一\16点17分AFE整流回馈系统传统变频控制系统的整流单元不可控二极管整流元件。5、7次谐波高电流单相导通无能量回馈，需要配置制动单元直流侧电压不可控电源电压不能低于电机额定电压成本低，维护简单本文档共35页；当前第4页；编辑于星期一\16点17分AFE整流回馈系统AFE变频控制系统的整流单元有源可控IGBT整流元件，开通/关断均可控电流双向流通无需制动单元PWM控制，完美无谐波容许电源电压低于电机电压本文档共35页；当前第5页；编辑于星期一\16点17分AFE整流回馈系统---原理AFE整流回馈单元提供正选电压输出

AFE回馈电压通过输入电抗器融入电网

通过LCL滤波，AFE回馈输出纯正弦电压

通过LCL滤波，AFE回馈输出纯正弦电流本文档共35页；当前第6页；编辑于星期一\16点17分AFE整流回馈---向量图

全载时，Vr与Vs之间夹角约为

5o，PF值接近1

内部直流电压PI调节，实现能量双向传递

锁相环控制

空间矢量调节器，百微秒级的响应本文档共35页；当前第7页；编辑于星期一\16点17分PWM整流

二极管整流

AFE整流回馈---线电流波形本文档共35页；当前第8页；编辑于星期一\16点17分显著降低谐波电流

二极管整流时，电流谐波含量为48%PWM整流时，电流谐波含量为6%051015202530135791113151719DioderectifierPWMrectifierAFE整流回馈---电流谐波成分本文档共35页；当前第9页；编辑于星期一\16点17分AFE整流回馈---组成

可用于AFE整流的驱动器LCL滤波回路 高频滤波电抗器 高频滤波电容 回馈电抗器

预充电回路

浪涌吸收回路本文档共35页；当前第10页；编辑于星期一\16点17分AFE整流回馈---AFE驱动器

可用于AFE整流的驱动器，如UnidriveSP/SPMD系列将IGBT逆变器反接电源，作为IGBT整流器AFE整流器的容量选择，无需考虑无功功率AFE整流器的功率 =1.732*额定驱动电流*电网电压

电机驱动器的功率

=1.732*电机额定电流*电机额定电压*电机功率因数常规一拖一AFE系统，AFE整流器与电机驱动器型号功率相同，无需扩容 本文档共35页；当前第11页；编辑于星期一\16点17分AFE整流回馈–LCL滤波回路高频滤波电抗器Lf防止高频谐波电流

(3kHz)流入电网防止接地漏电流流入驱动回路高频滤波电容Cf消除高频谐波电压回馈电抗器LregenPWM输出滤波电抗器本文档共35页；当前第12页；编辑于星期一\16点17分AFE整流回馈---浪涌电压保护回路Z500LP本文档共35页；当前第13页；编辑于星期一\16点17分内置EMC滤波器，在AFE系统中，禁止使用，必须拆除SPsizes1to3RemovalofinternalEMCfilterSPsizes4to6,SPMA,SPMDRemovalofinternalEMCfilterEMC滤波器会使AFE系统存在安全隐患和谐波干扰AFE整流回馈---注意本文档共35页；当前第14页；编辑于星期一\16点17分AFE整流回馈–预充电回路目前的AFE系统预充电方式有两种 限流电阻单相供电预充电回路 半控整流桥三相供电预充电回路本文档共35页；当前第15页；编辑于星期一\16点17分AFE整流回馈–预充电回路AFE系统预充电逻辑送电，将预充电回路接触器投入充电，限流电阻充电方式，是通过AFE整流IGBT附带的续流二极管，单相充电 半控桥充电方式，是直接对直流母线充电得电，315Vdc的直流电压时，就可以使AFE整流单元的CPU控制。切电，430Vdc时，AFE整流单元检测充电完成，发出指令，切断充电回路，投入主回路供电，AFE整流送电完成，待机运行

本文档共35页；当前第16页；编辑于星期一\16点17分AFE整流回馈---熔断器电源电缆及变压器的事故保护限制回馈及驱动单元的过度能量传递，而造成事故，如火灾本文档共35页；当前第17页；编辑于星期一\16点17分AFE整流回馈系统---驱动单元将直流电压转换为可调节的电压/频率，提供电机调速运转的交流电源实现直流电源与电机之间的能量传递驱动单元无需交流电源供电–也称逆变器单元本文档共35页；当前第18页；编辑于星期一\16点17分AFE系统---功率配置AFE整流单元选型---无需考虑无功功率驱动单元选型---需要考虑无功功率本文档共35页；当前第19页；编辑于星期一\16点17分AFE系统---动力配置案例1电源电压400Vac，电机400Vac/0.85PF,选用两台25A“11kW”驱动器，一台作整流，一台作驱动AFE整流器功率功率=3*额定电流*电源电压

=1.73*25*400=17.3kW电机驱动器功率功率=3*额定电流*额定电压*功率因数

=1.73*25*400*0.85=14.7kW配置成功！AFE功率>电机功率本文档共35页；当前第20页；编辑于星期一\16点17分AFE系统---动力配置案例2电网电压380V-10%,电机75KW/400V/1.75OL/156A/0.95PF，拟用两台156A“75kW”驱动器 最大AFE整流器功率=3*175%*额定电流*电源电压

=1.73*156*1.75*342=161.7kW最大电机驱动器功率

=3*175%*额定电流*额定电压*pf

=1.73*156*1.75*400*0.95=179.7kW配置失败！由于电网电压偏低，导致AFE功率低于驱动功率本文档共35页；当前第21页；编辑于星期一\16点17分AFE系统配置方案1---单AFE整流配单驱动本文档共35页；当前第22页；编辑于星期一\16点17分配置方案2---单AFE整流配多传动驱动AFE系统本文档共35页；当前第23页；编辑于星期一\16点17分配置方案2---多AFE整流配多传动驱动AFE系统本文档共35页；当前第24页；编辑于星期一\16点17分AFE系统---AFE整流单元工作时序AFE驱动使能时，进入电网同步工作时序使用脉冲测试法，检测电网电压与相位电网同步完成，直流母线电压控制器工作，将直流母线电压调整到设定电压上述动作成功实现后，电机驱动单元允许工作本文档共35页；当前第25页；编辑于星期一\16点17分主电源掉电模式的选择—禁用停车模式主电源掉电时，AFE回馈驱动器会禁止电机驱动器的控制无法使用自动启动功能主电源掉电时，AFE驱动器会禁止电机驱动器，且清楚内部运行联锁信号如果使用非联锁时序模式

(i.e.#6.04=0)，电机驱动器将重新启动AFE系统---电机驱动单元工作时序本文档共35页；当前第26页；编辑于星期一\16点17分AFE系统---状态显示INH-AFE驱动禁止ACT-AFE运行，完成同步本文档共35页；当前第27页；编辑于星期一\16点17分 TechnicalData电源电压(400V等级)380Vacto480Vac+10%

电源频率48Hzto65HzAFE驱动允许的工作电压和能够执行的同步电压:theDCLinkvoltageisbelow410Vdc

theACSupplyvoltageisbelow150Vac

直流母线设定(Pr3.05) 50Hz,380VacSupply=Min590Vdc,Default700Vdc,Max800Vdc 60Hz,480VacSupply=Min730Vdc,Default780Vdc,Max800Vdc直流母线电压设定值必须大于(Vac*

2+50)VdcAdjustableDCBusvoltageset-pointwillallowMotorof460Vactobeoperatingon380Vacsupply(normallymotorvoltagelimitedtoapprox360Vac).InthiscaseincreasedcurrentisdrawnfromthesupplyandalargerRegendrivemayberequired.本文档共35页；当前第28页；编辑于星期一\16点17分AFE系统---关于电流谐波的影响高于十倍电源频率的主电源电压波形的频繁畸变，会导致AFE驱动锁相环控制失败由于AFE驱动电流环响频带宽的限制，同电网直流驱动器工作时产生的电网电压缺口，会影响AFE驱动的正常工作电网电压的畸变，会导致AFE驱动在使能时，频繁执行电网同步功能本文档共35页；当前第29页；编辑于星期一\16点17分电网电压/电流规范常用符号

:-IDrive AFE驱动器的满载额定电流ISupply

电网额定电流IShort

电网短路电流fSW AFE驱动载频RSC

电网短路电流比率LSupply

电网感抗Z50Hz 50Hz电网阻抗本文档共35页；当前第30页；编辑于星期一\16点17分IEC1000-3-4Stage3

下属条件下，无需安装SFF电抗器

(ISupply/IDrive)(50/fSW)

本文档共35页；当前第31页；编辑于星期一\16点17分G5.3Stage3(1)50Hz电网阻抗Z50Hz

(1.7/IDrive)若电网阻抗为纯感性Lsupply

1/(185*Idrive电网阻抗决定其短路电流RSC=Ishort/Isupply不安装SFF滤波器，若需达到G5.3标准，则(Isupply/Idrive)140/RSC本文档共35页；当前第32页；编辑于星期一\16点17分G5.3Stage3(2)常规变电所变压器的5%漏感阻抗RSC20(Isupply/Idrive)7也就是说，使