可编程序控制器应用 旦 垒巳巳 鱼璺！！ 兰 《电气自动化》２０１０年第３２卷第６期 ＴＳ３０００系统在催化主风机防喘振 控制中的应用研究 袁国利 （北京交通大学电气工程学院，北京１０００４４） 摘要：ＴＳ３０００系统是一种三冗余可编程控制器，具有很高的可靠性。主要用于过程工业ＳＩＳ或者ＥＳＤ系统，在石油化工、电力等过程工 业中应用比较广泛。其独特的三参数动态防喘振算法能够很好的预测喘振的发生并适时采取相应的控制措施。该文介绍了 ＴＳ３０００基本软硬件配置以及三冗余原理。论述了压缩机发生喘振的原理，压缩机防喘振控制的三种基本方法。详细的介绍了武 汉石化催化装置主风机防喘振控制的原理和实现方式，总结了该套系统在实际应用中的效果。 关键词：压缩机ＴＲＩＣＯＮ系统防喘振控制 防喘振阀 ［中图分类号］ＴＰ３９［文献标识码］Ａ【文章编号］１０００—３８８６（２０１０）０６—００４１—０４ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｔｈｅ ＴＳ３０００ Ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ Ａｎｔｉ—Ｓｕｒｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｕｎｉｔ Ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ Ｙｎａｎ Ｃｕｏｌｉ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅ￣ｉｉｎｇ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ＴＳ３０００ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ＰＬＣ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｆａｕｌｔ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｒｉｐｌｅ Ｍｏｄｕｌａｒ Ｒｅｄｕｎｄａｎｔ（ＴＭＲ）ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．Ｉｔ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅ ｆｏｒ ＥＳＤ ｏｒ ＳＩＳ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｔｈｅ ｓｐｅｃｉａｌ ａｎｔｉ—ｓｕｒｇｅ ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ ｃａｎ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｗｈｅｎ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ｓｕｒｇｅｓ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｉｔ ｔａｋｅ ｅｆｆｅｃｔｕａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｅｐｓ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＴＳ３０００ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｄｉｓｃｕｓｓ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐａｌ ｏｆ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ｓｕｒｇｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ａｐｐｒｏａｃｈ ｏｆ ａｎｔｉ—ｓｕｒｇｅ ｃｏｎｔｒｏ１．Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ Ａｎｔｉ—ｓｕｒｇｅ ｓｙｓｔｅｍ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ｉｎ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｕｎｉｔ ａｎｄ ｈｏｗ ｒｅａｌｉｚｅｓ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｃｈｅｍｅ．Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｅｎｓｕｒｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｕｎｉｔ ｒｎｎｓ ｉｎ ｓａｆｅ，ｓｔａｂｌｅ ａｎｄ ｅｆｉｃｉｅｎｔｆ ｍａｎｎｅｒ．Ｔｈａｔ ｂｒｉｎｇｓ ａｂｏｕｔ ｓｉｇｎｉｉｃａｎｔｆ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｂｅｎｅｆｉｔｓ ｆ０ｒ ｔｈｅ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ＴＲＩＣＯＮ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｔｉ—ｓｕｒｇｅ ｃｏｎｔｒ０ｌ ａｎｔｉ—ｓｕｒｇｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｖａｌｖｅ ０ 引言 中国石化武汉分公司催化裂化装置两机系统由主风机和富气 压缩机组成。其中主风机为三台离心式压缩机，１＃机组为电机拖 动，２＃机组为烟气轮机拖动，３＃机组为蒸汽透平驱动，控制系统为 ＴＲＩＣＯＮＥＸ公司的ＴＳ３０００系统，由此实现所有机组的调速控制、 防喘振控制、状态监测以及机组ＥＳＤ紧急停车系统。 一１．１ ＴＲＩＣ０Ｎ系统的特点 该系统是一种具有高容错能力的可编程控制器及过程控制技 术。系统由三个完全相同的系统通道组成（电源模件除外，该模件 是双重冗余的）。每个系统通道独立地执行控制程序，并与其它两 个通道并行工作。硬件表决机制则对所有来自现场的数字式输入 和输出进行表决和诊断。模拟输入则进行取中值的处理。因为每 １ 防喘振系统配置及其原理 ＴＳ３０００系统是ＴＲＩＣＯＮＥＸ公司的ＩＴＣＣ（透平一压缩机综合控 个分电路都是和其它两个隔离的，任一分电路内的任何一个故 障都不会传递给其它两个分电路。对于各个分电路、各模件和各 制系统）系统，实现机组控制和状态监测。主控制器为ｒｒＴｉｃｏｎ控制 器，该系统为ＴＭＲ三重化冗余模件。每一个Ｉ／０模件内都包容有 三个独立的分电路，输入模件上的每一分电路读取过程数据并将 ．厩 Ｉ１０Ｂｕｓ ｒ—＝：：：＝＿１ Ｖｏｔｅ ｒ一 这些信息传送给相应的主处理器。三个主处理器通过一个专用的 ＴｒｉＢｕｓ高速总线系统通讯。三重化冗余保证了设备的容错能力，并且能在原部件出现硬件故障或者来自内、外部瞬态故障的情况下 提供完好的不间断控制，因此系统具有很高的可靠性和稳定性。 ＴＭＲ三冗余原理如图１所示： ＿１同 ｌ广 １．．．．．．．一 Ｔｅ 图１控制器的三重化结构 《电气自动化）２０１０年第３２卷第６期 司。编程序控制器应用 ！ 塑 堕 功能电路的诊断工作能够及时地探查到运行中的故障，并进行指 示或报警。诊断还可以把有关故障的信息存储在系统变量内。在 发现有故障时，操作员可以利用诊断信息以修改控制动作，或者指 导其维护过程。 为此三重系统工作起来和一个控制系统一样。 用户将传感器或执行机构连接到一路接线端上，并且应用一组逻 辑为 ｌ￣ｉｃｏｎ编程。其余的事都由Ｔｒｉｔｏｎ自行管理。维修工作，包括 渗 鲁 ｎ＋ｂ［ｋｇＲ Ｔ，］ 为了防止喘振的发生，必须使 （１） 【２】 （３） （４） ≤ （鲁一。） 根据体积流量与入口孔板差压的关系可以得出： 一ｎ 拆卸和更换有分电路故障的故障模件都可以在线情况下进行，而 不中断过程控制。（住有热备卡件的情况下，并确认热备卡件处于 工作状态，方可进行）。 １。２系统软件组成 系统编程软件Ｔｒｉｓｔａｔｉｏｎｌ１３ｌ，利用功能块ＦＢＤ语言编写程 序。通过编制相应的程序完成模拟量处理运算、顺序控制逻辑、控 制算法等任务。ｔ位监控软件为ＩＮＴＯＵＣＨ，实现现场采集的数据 式中：Ｐ 为压缩机入口压力（绝压）；Ｐ 为压缩机出口压力（绝 压）； 为压缩机人１５压力；ａ、ｂ压缩机性能相关参数。ｋ为气体绝 热指数；ｈ 为压缩机人口流量差压值；Ｑ 为压缩机人口流量；Ｋ为 压缩机入１５测量装置流量系数；Ｐ 为压缩机入口气体密度。 的显示、监控功能，实现对现场执行机构的操作。１ １３ｌ通过ＤＤＥ （Ｄｙｎａｍｉｃ Ｄａｔａ Ｅｘｃｈａｎｇｅ）程序，实现与上位监控软件的数据连接。 ２．２通用性能曲线控制法 通用性能曲线控制法原理（略）。 ２压缩机防喘振控制方案 ． ３ ＴＳ３０００防喘振控制分析 由于离心压缩 随着技术的不断进步各种工业控制器也得到了迅速的发展， 具备了更强大的数据处理能力和更加丰富的功能。使得比较复杂 的控制理论能够转化为实际工程方案。大量优秀的ＰＬＣ、ＤＣＳ的出 现使防喘振控制的实现更加简单、精确适用。ＴＲ１ＣＯＮＥＸ的 ＴＳ３０００系统压缩机防喘振控制，采用专用的控制功能模块 用于 压缩机喘振曲线的绘制，压缩机操作点的计算、压缩机安全裕度的 机本身固有的特 日 性，当压缩机的入 口流量小于某一流 ． … 量Ｑ 时，压缩机 气体流量和排气压 —／ 力发生周期性地低 ，、 计算与调整。控制器根据压缩机入口流量、入口压力、出口压力三 参数动态防喘振控制算法进行压缩机防喘振控制，这种方法不会 因进气的温度，压力，分子量等的变化而对喘振控制产生影响。 一图２压缩机喘振过程示意图 频率、大振幅地波 动，引起机器的强 烈振动，这种现象 ３．１喘振点的确定和喘振线的绘制 ＴＳ３０００系统利用ＴＲＩＣＯＮ防喘振扩展函数功能模块库 即压缩机的喘振。伴随喘振而来的是压缩机振动剧烈上升并伴有 巨大异常响声，如果不能有效采取控制措施会对压缩机造成严重 ＳＧＢ４００中的功能块来完成主风机的防喘振控制。先利用ＨＣ１ ０２ 流量计算模块计算流量测量装置位于压缩机人口的压缩机操作 点。其要满足如下等式： 以＝Ｉ４的损伤。压缩机喘振除和压缩机本身特性有关外还与压缩机管网 特性有一定关系。喘振工况的发生非常迅速，因而需要精确、快速 的控制算法才能实现有效的控制。 ２．１防喘振控制几种方法 防止压缩机喘振采取的方法称为防喘振控制。在给定的人口温 度和压力下，通过试验可得到压缩机流量与压比以及流量与效率的 关系，进而可绘出压缩机的性能曲线。目前现场工业应用一般采用 基本压力， Ｐｃ （丽 篇 ＦＬＯＷ…… ） ×１ｏ０ 这里Ｈ＿ｐｃｔ为以百分数表示的孔板人口差压，Ｐｆｏｂ为孔板设 为压缩机人口压力，Ｐｓ—ａｂｓ—ＣＯｌ＂测量压力转化为 两种防喘振控制方法，就是固定极限流量法与可变极限流量法。都 足通过先确定压缩机的喘振点，当压缩机运行至喘振点时打开回流 阀或者放空阀增大压缩机入口流量减小，压缩机出口压力，消除喘 振。这里讨论催化主风机的控制，由于风机不存在物料回收利用、节 能问题，因此，防喘振控制不采用压缩机出口回流人口的方式，而是 采用防喘振阀直接放空的方式进行防喘振控制。 绝对压力的修正值，Ｐｓｂ为压缩机设计基准压力（绝压）。利用该模 块只要将各个具体参数引入功能块的输入端即可以计算出压缩机 的实际操作点。ＳＲＧ＿ＬＩＮＥ功能块，这个功能块用于确定基于压力 比（出口与入口绝对压力之比）的喘振点，根据压比和不同的喘振 流量点组成的五段线确定压缩机的喘振线。如图３所示： ｝｛ｃ功能块计算出的实际工作点与ＳＲＧ＿ＬＩＮＥ功能块处理输 出的喘振点相乘得出当前工作点的裕度，喘振点与速度控制器设 固定极限流量法是压缩机的流量始终保持大于最大转速下喘 振点的流量值Ｑ＆，当流量小于Ｑ 时，防喘振阀门打开。但是它 在转速降低，压缩机处于低负菏运行时，极限流量的裕量过大会造 成能量浪费大，优点是实现简单，目前实际应用中已很少用到。可 变极限流量法 压缩机的负荷随着转速的变化而发生变化，在不同 转速Ｆ 喘振流量为不Ｍ凹。防喘振控制方程为： 定的ＨＯＶＥＲ值相加即得出盘旋点。程序如图４所示： ＲＥＡＣＡＩ ０２功能块用于当喘振发生时重新调整安全裕度， ＳＡＦＥＴＹ ＭＡＲ功能块用于计算操作安全裕度，调整后的安全裕度 与操作安全裕度相加即可以得到整个安全裕度，由此可以画出喘 振控制线和调整后的喘振控制线。 可编程序控制器应用 塑！ｌ 堕 《电气自动化＞＞２ｏｌ０年第３２卷第６期 ３．２防喘振控制 防喘振控制程序框图如图５所示。主要由如下几个功能块构 为输出，确保防喘振阀在较大开度，防止喘振的发生；比例功能，系 统中有一个独立的比例项，自动方式下与ＰＩＤ控制高选输出，它可 强制防喘振阀打开，其作用与常规ＰＩ调节器之间相互独立，当操 成：ＰＩＤ＿ＳＲＧ２功能块为喘振ＰＩＤ控制器，控制器为反作用方式，其 设定值是速度控制器设定的盘旋（ＨＯＶＥＲ）值，测量值是压缩机当 前工作点的裕度，比例和积分项分别以两个ＡＤＰＴＶ—ＴＮ１—０２自适 作点工作在喘振控制线左侧时，比例项在喘振控制线左侧的某一 设定区域内开始打开防喘振阀。本系统设置为０．７（即喘振线与防 应调整模块作为输入，通过该模块适时对比例和积分系数进行调 整，使控制更加及时有效。喘振ＰＩＤ控制器的输出作为阀位选择 程序的一个输入，实现下面的阀位选择输出功能。 阀位选择程序流程如图６所示，主要实现以下几种功能：阀位 高选功能，即手动给定值和自动给定值比较，程序选择高信号作 １ ０Ｏ 喘振线之间距离为０～１００％，当工作点距离喘振线７０％时防喘振 阀开始打开，当工作点到喘振线时比例输出为１００％，防喘振阀全 开）；快开慢关功能，设定最大开阀速率７５％，最大关阀速率２％， 确保喘振发生时防喘振阀迅速打开，慢关特性用于防止阀门关闭 过快过大引起压缩机喘振。同时该功能程序还实现有喘振ＰＩＤ输 出标志、喘振越过喘振线输出标志、喘振比例 项输出标志、手动输出标志状态，这些标志状 态在上位机显示，可以使操作人员及时发现 防喘振控制的运行情况。 ８０ 尸ｓ ６Ｏ ｎｒ 同时还利用两个ＳＥＬ选择模块，实现如 下功能：当主风机联锁发生跳车时，选择模块 专 ｏ－４０ 选择输出１００％使主风机防喘振阀全开，主风 ２０ 机放空阀打开，减小主风机出口压力，消除喘 振；再通过一个ＳＥＬ选择模块实现防喘振阀 ０ 血ｃ ０ ２０ ４０ ６０ ８０ １００ 的手动测试功能，一般在主风机正常运行期 图３（ａ）压缩机喘振线 图３（ｂ）压缩机安全裕度与喘振控制线 间该功能是不能投用的，只有在停车期问通 过手动测试阀的性能。 图４工作点裕度及盘旋点计算程序 ｄ结束语 本项目以ＴＳ３０００为基本控制单 元，采用Ｔｒｉｃｏｎ控制器，实现催化两机 调速控制、状态监测、机组防喘振控制 以及机组设备控制和整个催化主风机 和富气压缩机组ＥＳＤ功能。有良好的 可靠性，可避免由于系统单点故障引 起的停机，丰富的功能模块，可实现复 杂算法和具有强大的控制功能。机组 各部分采用同一系统有很好的协调 性，优良的操作界面，同时可以和ＤＣＳ 通讯，实现数据的共享。单对机组防喘 振控制而言，能够很好的预测喘振的 发生，适时的调整喘振控制线和喘振 图５防喘振ＰＩＤ控制程序 操作点，当喘振发生时通过程序及时 《电气自动化｝２０１０年第３２卷第６期 可编程序控制器应用 垒唑 堕 ＳＲＧ Ｃ［）Ｎ卜２８ ；蠡 。 矾 ． ！ ； ！些 ＜ｖａｌｕｅ＞ Ｍ项ＲＲ的．０输２７出８ ３３２７８比例 囊 ｆＡｉＲ２ ＴＲＬＩ’ ＜ｖａｌｕｅ＞ ～ ｇ ＜ｖａ１ｕｅ＞ ）ＪＢＷ．００９６ ２０９０ ２＃ ． ！ ． ＜ｖａｔｕｅ＞ Ｍ输Ｒ入Ｋ ０阀０位２２值４ｌ０２２手动 ！ ！ ＭＢＲ．０７ｌ０ ｔ２７ｌ０２＃主 珊珊００８２ Ｇ ＩＮＯ ｒＮＩ 机踹振阀静态测试 Ｇ ＩＮ０ ｒＰＶ５０２Ｂ ＜ｖａｌｕｅ＞ ＴＮｌ ￣ １自 Ｒ态，０时２的８０喘３３振２阀８０程 ｅＰＶ５０２Ｂ ＭＲ凡０３４３ ３３３４３ ２＃ 机放空阀的输出值 坠 ！ ＜ｖａｔｕｅ＞ 一 ＜ｖａｌｕｅ＞ ＭＲＷ．００２３ ４１０２３ ２＃ ｋ大２￣Ａ阀Ａ位ＸＯＵ限１制２９（Ｅ１１）最 ｋ２８１Ｊｗ ＯＰＮ ＜ｖａｌｕｅ＞ ｋ２Ｓｔ．Ｗ ＣＩ Ｓ ＜ｖａｌｕｅ＞ 豁煲嚣阀静态测试 ｋ２Ｓｌ Ｗ ＣＩ Ｓ ２９（Ｄｌ ｆ２ＰＲ０Ｃ ＯＶＲＤ ＜ｖａｌｕｅ＞ 船Ｒ ０８０４ ｌ２８０４喘振比 例项输ｌＩ｛的标志 ｆ２ＭＡＮ ０ＶＲＤ ＜ｖａｔｕｅ＞ 采取措施使防喘振阀动作，可有效的避免机组喘振的发生，防止 蘸 一振一喘ｌ 一一振＾一喘蚕 帕 ＭＨＲ ０８０５ ｔ２８０５手动输 出标志 图６ 阀位选择程序流程图 【５１王书敏．离心式压缩机技术问答［Ｍ】．北京：中国石化出版社，１９９５ 人为停工，运行状况良好。操作和维护简单，有很好的可靠性，取 得了很好的经济效益，机组长期安全稳定运行的保证。 参考文献 套恶劣 一 釜ｉ ｉ 譬 ３ ￣魏５龙１．，袁强．离心式压缩机的喘振及控制¨ ．风机技术．：。。 ， ． ５ … ． ［７］张涵化工机器［Ｍ】．北京：化学：［业出版社，２００５：１７１～ｔ９１． 【８］北京康吉森自动化设备有限公司．Ｔｒｉｃｏｎ系统维护及编程培训教材 【Ｇ１．北京：康吉森自动化设备有限公司，２００６：１～５０． ［９］Ｔｒｌｃｏｎｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ Ａｎ Ｉｍ，ｅｎｓ）ｒＳ Ｃｏｍｐａｎｙ．Ｄｍｒｅｌｏｐｅｒ Ｓ Ｇｕｉｄｅ Ｆｏｒ Ｔｒｉ— ［１］徐忠．离心式压缩机原理（修订本）［Ｍ Ｊ．北京：机械工业出版，１９９０ １Ｏ５～１４２ ｄｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｇ】．ＵＳＡ：Ｔｒｉｃｏｎｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ Ａｎ Ｉｎｖｅｎｓｙｓ Ｃｏｍｐａｎｙ，２００６： ５Ｏ～９Ｏ． ［２］潘永密，李斯特．化工机器（下册）［Ｍ］．北京：化学工业出版社，１９８１ ９０～１２Ｏ． ｆ ３］黄钟岳，王晓放．透平式压缩机［Ｍ］．北京：化学：［业出版社．２００４ ２２５～２４５． ［１ ０ Ｊ Ｔｒｉｃｏｎｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ Ａｎ Ｉｎｖｅｎｓｙｓ Ｃｏｍｐａｎｙ．Ｓｕｒｇｅ Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ Ｌｉｂｒａｒｙ ＳＧＢ４１０【Ｇ］．ＵＳＡ：Ｔｒｉｃｏｎｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ Ａｎ Ｉｎｖｅｎｓｙｓ ｃｏｍｐａｎｙ，２００６：１—４６． ［４］郭宏 王艳．透平一压缩机综合控制系统（ＩＴＣＣ）［Ｊ］．控制Ｅ程，２００３ １０（３）：１６４ １６６． ［作者简介］袁国利（１９８２一），男，硕士研究生，主要从事电力系统及其工 业控制与检测技术方面的研究。 （上接第２１页）位差为６Ｏ。／５＝１２。，载侧高频变压器的电压变比为 １：１．１５。逆变器的开关频率为１ｋＨｚ。采用相移角度为２，ｒｒ／Ｎ＝２盯／ ５＝７２ｏ的载波相移ＳＰＷＭ调制原理。异步电机带恒转矩为 ４０００Ｎ－Ｌ－Ｍ的负载，其转速可稳定在２７０ｒａｄ／ｓ，可见整机输出负载 功率可达１ＭＷ。网侧与载侧交流电压与电流的仿真波形分别如图 ５、６所示．为观察方便，将电流放大５倍。 整流器为电压型ＰＷＭ整流器，直流滤波电解电容为４７００１ｘＦ，２ 并２串，均压电阻为６８ｋｎ，交流升压电感为１ｎｌＨ，直流回路电压为 １５００Ｖ。载侧高频变压器的电压变比为１：０．７。网侧与载侧交流电压 与电流的仿真波形分别如图７、８所示。为观察方便，将电流放大４倍。 整流器为矩阵整流器，直流滤波电感为ｌＩｎＨ，电解电容为 ３３０１ｘＦ，２并２串，均压电阻为６８ｋ１＂￣，交流滤波电感为ｌｍＨ，交流滤波电 容为４．７“Ｆ，直流回路电压为８００Ｖ，载侧高频变压器的电压变比为１： １．３７。网侧与载侧交流电压与电流的仿真波形分别如图９、１０所示。 为观察方便，将负载电流放大４倍。 级绕组、Ｎ个整流器和３Ｎ个单相逆变器 及Ｎ个由单相变压器构 成的三相逆变器。其特点：（１）网侧变压器设计简化，实现输入单位功 率因数；（２）整流器数量减少，瞬时负载平衡，电解电容容量下降和寿 命提高；（３）载侧变压器开关频率高，体积减少，电压变比可调；（４）输 出电压多电平，简化输出滤波器设计和降低共模电压干扰；（５）当采 用ＰＷＭ可控整流器时，具有四象限工作能力。 参考文献 ［１Ｉ刘凤君．现代逆变技术及应用［Ｍ】ｌ北京：电子工业出版社，２００６（９）． ［２ Ｊ张崇魏，张兴．ＰＷＭ整流器及其控制［Ｍ］．ｊＥ京：机械工业出版社， ２００３ｆ１０１． ［３］曲学基，曲敬铠，于明扬．电力电子整流技术及应用【Ｍ】．北京：电子工 业出版社，２００８（４）． ［４］张选正，顾红兵．中高压变频器』藏用技术［Ｍ］．北京：电子３２．：１ｋ出版社， ２００７（６）． 『５１Ｂｉｍａｌ Ｋ．Ｂｏｓｅ著．王聪，赵金，于庆广，程红译．现代电力电子学与交流 传动ｆＭ］．北京：机械工业出版社，２００５（５１． ４结论 提出和分析了一种整流器功率平衡的多级串联高压变频器，由 网侧工频降压变压器、整流器与逆变器阵列、载侧高频升压变压器 构成。串联级数为Ｎ的多级串联高压变频器包括Ｎ个降压变压器次 ［６】陈伯时．电力拖动自动控制系统一运动控制系统［Ｍ１．北京：机械工业 出版社，２００３（８）． Ｉ作者简介］江剑峰（１９８７一），男，江苏省盐城人，硕士研究生，专业为电力 电子与电力传动。
