带二极管整流回路的5.5kW和90kW交流变频器并列运

    (1)分析预充电过程。交流变频器处于共直流母线的并列运行中时，每台变频器由于自身的充电时间不同，将导致不同的充电状态，因此必须对此进行分析以确保并列运行中小容量变频器的整流二极管和充电电容的电流有效值不能超过额定值，同时需测定最大的母线熔丝电流值以及有可能存在的变频器环路电流值。    图5. 14所示为两变频器并联后的直流母线电压、母线熔丝电流和直流电容电流。图5. 15所示为两并列变频器的进线A相线电流，从图中可以看出小容量变频器5.5kW的线电流在共母线后的电流有显著的增加。从图5. 16中可以看出不同的预充电时间将对两直流母线回路的直流电压差、直流熔丝电流产生很大的影响，尤其是在直流熔丝中将产生两个电流浪涌，同时小容量变频器5. 5kW的直流电容将产生纹波电流。电流浪涌的产生是由于预充电时的两次瞬变切换所造成的，其浪涌幅值将比各自变频器在独自预充电时要大得多。如果多台并联变频器具有同一种预充电时间，则电流浪涌将会更大，这是因为这些变频器在同一时间进行瞬变切换。如果多台并联变频器具有不同的预充电时间，则电流浪涌会发生在每一台变频器的预充电时间切换点，直至所有的变频器都预充电结束。
    图5.14    两变频器并联后的直流母线电压、母线熔丝电流和直流电容电流    在不同变频器并联方案中，如果频繁上电，其预充电回路的累积效果就会造成小容量变频器直流电解电容的额外发热，整流二极管过电流等不利情况。在模拟试验中，电流浪涌有一个幅值达106A的尖峰和大约3ms的持续时间，因此母线熔丝的额定电流应该要与之匹配（I²t），否则就会造成预充电失败。    在表5.1中，将预充电回路进行定量比较，即比较两台交流变频器5.5kW和90kW在单独上电和共直流母线方案（并列运行）下的不同电流有效值。对于小容量的交流变频器5. 5kW而言，在并列运行方式下比单独上电整流二极管上流过的电流达到了100%的增加，在直流电容上的电流则增加了26%左右。相反，对于大容量的交流变频器90kW来说，二极管整流电流和电容直流电流却下降了24%和19%。
    图5.15    两并列变频器的A相线电流
    图5.16    不同预充电时间的影响    表5.1    预充电回路电流比较
    在本次分析中，尽管对于小容量变频器来说，其电流的增加值还在其额定范围内，但随着并列方式的复杂性增大（如共直流母线的交流变频器数量增多或并列的交流变频器容量更大），这些数据都将会被重新改写，甚至超出额定值。    (2)分析电动和发电状态。图5.17和图5.18所示是变频器逆变回路和异步电动机的模型结构，这个模型结构对于分析电动机处于电动和发电状态是非常有效的。
    图5.17    PWM变频器逆变回路模型
    图5.18    异步电动机模型    采用与交流变频器同等功率的交流异步电动机进行拖动，这里我们将分析两种情况：    (1)两者都处于电动状态；    (2) 90kW电动机处于发电状态，而5.5kW电动机处于电动状态。    图5. 19所示为5.5kW变频器电流和正端熔丝电流，图5.20所示则为90kW变频器电流和负端熔丝电流。
    图5. 19    5.5kW变频器电流和正端熔丝电流    表5.2中列出的数据是在不同运行模式下变频器的电动机电流、电容直流电流、二极管整流电流和直流熔丝电流，其中包括单独电动、并列电动、并列小容量电动和大容量发电等模式。很明显，小容量5. 5kW变频器的直流母线电容电流，。在并列模式下两种情况都增长过快（分别为43. 75A和44. 44A），甚至超过额定范围，这将导致直流熔丝电流Ifuse会居高不下。解决该问题的办法首推背对背的二极管母线连接方式，如图5. 21所示，即在直流母线的正端和负端都跨接一对背对背二极管组(图5. 21中的VD1和VD2、VD3和VD4)。这种背对背并列方式将大幅度降低电容直流电流的电流等级，无论在哪种方式下（电动或发电），如本例中，下降的幅度如表5.2所示，电容直流电流从43A左右降至16.88A，而直流熔丝电流则降至11.11A。
    图5.20    90kW变频器电流和负端熔丝电流    表5.2    不同运行模式下的电流值

    图5.21    共直流母线模式下的背对背二极管连接方式