采用不同元器件的內反饋調速技術方案比較
發布時間：2019-07-12 09:41:21來源：
對內反饋斬波調速而言，由于采用元器件和技術工藝不同，在安全性和可靠性上有很大差異，SCR屬于國內的普通晶閘管。IGBT是ABB及西門子公司生產多年的純進口元件，它是絕緣柵雙極大功率晶體管，具有自關斷速度快，抗干擾能力強，可靠性高，技術性能優等特點，是目前世界上比較成熟的大功率電力電子開關元件，現在廣泛用于高壓變頻器及內反饋斬波調速裝置的核心器件。采用IGBT模塊結構制作的斬波器與逆變器的內反饋斬波調速裝置，具有安全性與可靠性高，性能優越，系統免維護等特點。我公司采用IGBT制作的內反饋斬波調速裝置是目前國內領先的產品，是本公司發明的專利技術。
| 序號 | 主要結構與性能 | 方案1：用SCR制作的內反饋斬波調速 | 方案2：用IGBT制作的內反饋斬波調速 |
| 1 | 啟動與旁路性能 | 頻敏變阻器啟動，啟動電流4-5IN，當調速裝置突然故障時，快速旁路到電機全速運行，容易引起電機的滑環損壞，由于風量在瞬間大幅度波動造成鍋爐熄火及生產中斷。 | 液態電阻軟啟動，啟動電流小于1.5IN，當調速裝置突然故障時，自動旁路，電機是在原調速狀態基礎上逐漸升到全速，過渡時間約30秒，對電機滑環沒有沖擊，保證風門調節器的響應，不會造成鍋爐熄火及生產中斷。 |
| 2 | 外型結構與冷卻方式 | 大功率SCR是平板式的，用雙面散熱器，散熱器兩面分別對地絕緣，散熱器是帶電的，元件安裝在風道內。 | IGBT是全模塊式的，是絕緣底板，散熱器不帶電，用單面散熱器，散熱器接地，元件安裝在風道外。 |
| 3 | 電流及電壓等級比較 | SCR單只元件電流有500~2000A，電壓有1200V~5000V。 | IGBT單只元件電流有400A~2400A，電壓有1200V~6500V。 |
| 4 | 工作原理簡述 | SCR是靠脈沖觸發導通的開關元件，不能自關斷。 | IGBT是一種電壓控制開關導通的晶體管，是自關斷元件。 |
| 5 | 導通與關斷方式 | SCR導通時要大于100微秒的觸發脈沖，關斷時通過外部輔助電路或通過電流自己降到0才能關斷。 | IGBT是直流15V電壓導通，0V電壓關斷。 |
| 6 | 導通與關斷時間 | SCR快速管100微秒導通，150微秒關斷。 | IGBT是1～2微秒導通，1～2微秒關斷。 |
| 7 | 工作頻率比較 | SCR由于關斷時間在100微秒左右，所以工作頻率不能高，在逆變器使用中，工作頻率不能超過300HZ，否則逆變器存在逆變顛覆故障。 | IGBT由于通斷時間只有1～2微秒，所以工作頻率較高，在斬波器及逆變器使用中，工作頻率可做到8～10KHZ，并且斬波器無直通故障，逆變器無逆變顛覆故障。 |
| 8 | 調速方式與諧波及功率因數的比較 | 斬波調速是通過改變斬波器的占空比來調速，因逆變器是采用的是SCR逆變角是可變數的，逆變角為30～150度，逆變角越大，造成諧波電流越大，功率因數越低，調速范圍越窄。 | 斬波調速是通過改變斬波器的占空比來調速，因逆變器采用的是IGBT逆變角是不可變數的，逆變角為0度。逆變角越小，諧波畸變電流越小，功率因數較高，調速范圍越寬，逆變器工作越穩定，不會產生逆變顛覆。 |
| 9 | 調速范圍與效率 | 調速范圍下限50，上限95%，下限40%，上限85%，因SCR逆變角比較小只能固定在35度左右，所以決定了調速范圍，在相同的轉子電壓和反饋繞組電壓的情況下，例：U2/E20=0.5，比較低轉速=0.5No，比較高轉速不可能達到額定轉速。由于逆變器采用SCR系統龐大，故障頻繁，維護性較差，效率比較高為92%。 | 調速范圍0-100%和50-100%，因IGBT的逆變角是0度，是不可變數的，所以調速范圍與高壓變頻器一樣，在相同的轉子電壓和反饋繞組電壓的情況下，例：U2/E20=0.5，比較低轉速=0.5No，比較高轉速能達到額定轉速。由于采用模塊結構的IGBT系統簡單，無逆變顛覆，維護方便，效率為98%，因逆變角是0度，諧波電流小，功率因數高，利于電容補償有效。 |
| 10 | 使用在斬波器與逆變器中的性能比較 | SCR一般為國產元件，性價比較為低廉，它是控制極觸發導通的，導通后不能自行關斷，必須等通過陽極-陰極的電流為0，并維持約100微秒時間才能關斷，否則它就不能關斷，這就使晶閘管的抗干擾能力降低和沒有自保護能力，并且不能自行恢復，當受到5-10us的脈沖干擾消失時，它不能自行關斷，因而干擾的故障信號不能消除，在斬波器中造成斬波器直通故障，因SCR的工作頻率較低，這就使轉子電流脈動大大增加，所以電機電流的諧波含量達到10%以上，同時降低了電機的功率因數，在逆變器中造成逆變顛覆，從而造成電動機反饋繞組的外部短路，因SCR的觸發靈敏度是變化的，當設備運行溫度高時，特別是夏天，隨著環境溫度的變化變化觸發靈敏，一些干擾信號就能使它誤觸發導通，尤其當電網波動，或電機瞬時堵轉時電流突變，經常造成快速熔斷器及SCR同時燒壞故障。 | IGBT是西門子及ABB公司生產的高壓大功率電力電子元件，它是自關斷元件，關斷時間1-2微秒，是絕緣柵大功率晶體管，當柵極施加15V直流電壓時，集電極一發射極導通，當柵極電壓為0時，集電極一發射極均1-2微秒快速關斷，當受到5-10us的脈沖干擾消失時，它也同時關斷，能夠在2微秒內有效切斷故障電流，所以能可靠實現自保護能力，及抗脈沖干擾能力強等優點。 IGBT在斬波器中沒有直通故障，由于IGBT的導通和關斷速度高，用IGBT制作斬波器工作頻率可高達8-10KHZ，這就使轉子電流脈動大大減小，所以電動機電流的諧波含量小于4%，并且功率因數也大大提高。在逆變器使用中，不存在逆變器顛覆問題，由于IGBT的關斷速度高，能有效切除過電流故障，自保護能力高度有效。 |