[整理]SFC静止变频器原理.

静止变频器（SFC）变频起动介绍

引言: 抽水蓄能电站静止变频器（SFC）变频起动是利用晶闸管变频器产生频率可变的交流电源对蓄能机组进行起动，是目前大型抽水蓄能电站的首选起动方式，其技术特点为：(1)静止变频器的调速范围可以从电机的静止状态到l10％额定转速，在此调速范围内静止变频器工作效率不会降低；(2)静止变频器起动可使起启动电流维持在同步电机要求的额定电流以下运行，对电网无任何冲击，具有软启动性能； (3)静止变频器满足抽水蓄能电站的发电电动机组在电网电力调峰过程中频繁启动的要求。目前，我国大型抽水蓄能电站中发电电动机的电动机起动方式基本设为静止变频器起动为主，背靠背起动为辅。' [) ]( 静止变频器（SFC）原理和组成：同步电动机静止变频器（SFC）起动系统属自控式同步电机变频调速系统，在要求大容量、高转速和高性能的可调速领域具有重要的应用价值，它主要是根据电机转速及位置信号控制晶闸管变频装置对同步电机进行变频调速，从而产生从零到额定频率值的变频电源，同步地将机组拖动起来。抽水蓄能电站静止变频器起动装置的典型接线如图1所示，

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图1 静止变频器SFC典型接线图

此静止变频器为典型的交—直—交电流源型，它由输入变压器（TR）、整流器（REC）、逆变器（INV）、直流平波电抗器（DCL）、交流电抗器（ACL）和控制柜组成，整流器和逆变器都使用普通晶闸管，逆变器晶闸管通过负载同步电动机的反电势进行换流。此外，起动回路中还包括断路器（CB1、CB2）以及供选择被起动机组用的开关S。工作原理为：整流器将交流电整流成直流电，逆变器再将直流电逆变为频率可调的交流电,由于直流平波电抗器的限流作用,使变频器主回路的直流电流波形平直、脉动小,具有电流源特性。

蓄能机组起动过程如下：在确认机组具备开机条件后，投入选择开关S和断路器CB2，机组加励磁，然后投入断路器CB1，变频装置向电机定子输入频率逐渐上升的三相交流电。定子三相电流产生的旋转磁场与已励磁的转子相互作用而产生加速转矩，使机组逐渐升速至额定转速，满足同期条件时将机组并入电网，同时切除变频装置，完成起动过程。此静止变频器起动的优点是设备静止、运行维护方便、起动容量大、起动速度快、工作可靠性高，对系统冲击小。 谐波抑制：

6.1谐波来源和危害：在抽水蓄能电站中，主要的谐波源为SFC装置，SFC装置所产生的谐波将影响抽水蓄能电站中的其它电气设备，通过主变压器传递到高压侧，影响高压侧下其他用户的正常运行。SFC装置产生的谐波危害主要有：（1）使电动机转矩产生脉动，特别是电动机低速运行时，可能产生机械共振现象；（2）电压畸变、高频分量造成用电和输电设备的热过载，损耗加大；

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（3）影响继电保护和自动化设备运行的可靠性；（4）干扰通讯系统的信号；（5）降低测量仪表的精度。

6.2 滤波措施：抽水蓄能电站SFC装置采用六脉波晶闸管变频器时，特征谐波为（6K±1，K=1、2、3……）次，即5次、7次、11次、13次等，其中5次和7次谐波幅值较大，故危害也较大，对此抽水蓄能电站必须采取有效的滤波措施，主要有以下两种方式：（1）对谐波源采取措施：增加变流装置相数或脉冲数，即变频器电路的多重化，目前我国大多数抽水蓄能电站采用12脉波变频器。对于12脉波变频器而言，其特征谐波为（12K±1，K=1、2、3……）次，最低次谐波为11次，有效消除了5次和7次谐波，降低了谐波对电力系统的不良影响。（2）在谐波源处就近装设滤波器，将谐波分流，从而吸收一定比例的高次谐波，将流入电网的谐波到允许范围内。我国大部分大型抽水蓄能电站都随变频装置配套安装了滤波器，如广蓄二期抽水蓄能电站针对18kV系统添加了6组滤波器，分别对5次、7次、11次、13次、17次和19次谐波进行滤波。

结束语： 静止变频器起动装置作为大型抽水蓄能电站必备的设备，不仅功能强大，起动容量大，满足抽水蓄能电站的发电电动机组在电网电力调峰过程中频繁起动的要求，而且起动机组的成功率高，对系统冲击小，维护量小。目前，我国抽水蓄能电站静止变频器起动设备主要依靠进口，其国产化的难点主要在于大容量高压变频的电力电子器件应用技术，如滤波、晶闸管元件串联等，但是随着国内大容量高压变频技术的日渐成熟，相信不远的将来在的推动下能够实现静止变频器（SFC）国产化。

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