变频驱动

变频驱动系统级设计优化

CALNETIX双向驱动对整个系统进行了优化。特别是，变频驱动器具有最大限度地提高电力电子效率的特点，这反过来减少了与驱动器连接的机器的损失，提高了整体效率:

• 空间矢量调制

• 在电源设备的开关模式中动态死区插入

• 电机电流和电网侧电流的总谐波失真低

• 用于可变频率驱动器的所需直流母线电压和电网电压的优化后电动势（BEMF）

• SIC逆变器开关装置的介绍

低阻抗和高速机器驱动器

Calnetix的高频变速驱动器是低阻抗和高速机器的理想选择，原因如下:

• 与机器的基频同步的高开关频率

• 在电源设备的开关模式中动态死区插入

• 一种简单的电感滤波器，它进一步减少机器所吸取的电流的失真，并限制机器电流的最大失真

• 较高的开关频率，降低电机电流谐波，从而降低电机定子和转子组件的整体工作温度

无传感器控制方法

CALNetix Power Electronics Grid Tie无传感器控制器是一个空间矢量调制逆变器，通过每相通过一个串联电感连接到三相网格，这使得减少进入电网的开关谐波。大电感和高开关频率用于将切换谐波最小化到网格中。控制福利包括：

• 在各种操作条件下的稳健性和稳定性

• 对电网电压不平衡和波形失真的良好宽容

• 无需复杂的转子位置传感装置，如旋转变压器，简化了电机设计

• 在运行过程中感知电缆的走线和断线，这是主要的可靠性问题之一。无传感器结构的变速驱动器消除了这种担忧，从而提高了运行可靠性

• 两个主要控制回路-内电流控制(调节进出电网的电流的大小和相角)和外电压控制(调节直流母线电压到预定值)

• d轴和q轴电流解耦，分别由电流控制器进行调节

• 能够将电流(功率)从直流母线以统一的功率因数转移到电网，反之亦然

• 有能力调整无功电流(功率)，如果需要

• 由于具有相位锁环（PLL）的虚拟磁通估计器，能够平稳地提供更好的抗噪声和轨道频率和角度。

• 地面故障保护

• 通过外部保护继电器进行防孤岛等电网接口保护

双向传动操作

Calnetix提供完全双向变速驱动器除了电机驱动逆变器外，还采用了有源并网逆变器。这使得驱动和生成应用程序可以无缝实现，而不需要任何额外的硬件，如动态制动电阻。

电机驱动逆变器模块和并网逆变器模块在结构上相同，共用一个直流链路电容。这提供了一个高度模块化的低零件数量的设计。

虽然大多数电机驱动逆变器本质上是双向的，但许多变速驱动器要么利用完全无源(二极管桥)或半控制(可控硅桥)栅极转换器。这些转换器是单向的，这意味着它们只能提供一个方向的能量流。虽然这种方法可能适用于使用动态制动电阻进行电机制动的纯电机应用，但这种方法不适用于生成应用程序。

低总谐波失真（THD）

Calnetix的变频驱动在电机和电网侧电流中产生低总谐波失真(THD)。限制来自电网和机器的电流的最大失真，实际上最小化THD，这是重要的，因为谐波电流在机器中产生额外的损失和热量，但不会产生有用的扭矩。电网运营商通常对并网逆变器产生的最大允许THD有要求，因此限制变频驱动产生的最大THD是很重要的。Vericycle™可调速度驱动器的相同属性，使其完美的低阻抗和高速机器，也允许他们生产低THD。这些属性包括:

• 在与机器的基频同步的高频下切换逆变器的功率器件

• 动态调整电源设备开关模式中插入的死区时间

• 栅极侧和电机侧逆变器的简单电感滤波器

• 通过脉冲电流限制和过流保护功能非常快速脉冲

可靠性高，使用寿命长

可靠性和长期运行寿命是CALNetix的电源电源驱动器设计的首要任务。calnetix的可靠性变速驱动器增加如下:

• 将电气和热应力保持在驱动器内的组件上以合理的水平

• 减少VSD中的零件数

• 不需要机器的位置反馈和机器和电网的电压反馈

• 在变速驱动前的严格电气和热测试离开我们的工厂，最大限度地减少制造和组件婴儿死亡问题

无传感器空间矢量调制

Calnetix变频驱动器结合了无传感器空间矢量调制，以增加驱动器内部直流总线的利用率。高直流母线利用率对于优化变频驱动和机器的效率特别重要，因为它允许机器的反电动势被增加。这导致更低的机器电流，因此，更低的损耗在驱动器和机器。变频驱动是无传感器的背景下，没有物理传感器的机器转子的位置是必需的。Calnetix的电力电子设备利用虚拟磁链估计器和锁相环代替电压估计器来确定机器转子的位置。无传感器变频驱动具有以下优点:

• 更可靠，更不容易从机器高频电噪声

• 与需要位置反馈的驱动器相比，需要更少的部件

• 与电压估计器相比，具有更好的抗噪性

• 优秀的动态响应

• 对线路电压的扰动相对不敏感的

• 能够在零速度下平稳地跟踪位置

• 最大限度地提高VFD和连接机器的效率

主动或被动前端变速驱动器

CALNETIX的变速驱动器可以包含主动或无源前端，以满足应用程序的技术要求和成本目标。通常，CALNetix的变速驱动器配备有源前端（网格式逆变器）。这允许双向电力流动。有源前端还从电网上拆下机器侧逆变器，因为变速驱动器中的直流母线电压不会随网格电压而变化。结果，具有有源前端的驱动器能够与美国和国际电力网络（50和60Hz）接口而不必须修改连接到驱动器的机器的设计。对于需要Unity功率因数和低THD的应用，有效的前端是必要的。

一种无源前端（整流器），其中DC总线随网格电压而变化是仅需要单向电力流入来自网格的可变速度驱动的应用的替代方案。动态制动电阻器可以用无源前端添加到可变速度驱动器中，用于快速减速任何连接的机器或用于保护具有高惯性载荷的应用的驱动器。

新型DSP控制硬件

Calnetix针对不同的应用开发了多种控制板。最新的控制板采用NXP汽车级单片机(MCU) mpc574p。它的特点是双核功率体系结构在延迟锁步模式的关键任务安全应用。该单片机的执行速度可达200mhz，频率调制为2%，以降低电磁干扰(EMI)噪声。工作温度可达125℃。