电源模块,亦被称为整流或整流/回馈单元,其核心功能是将三相交流电高效转化为直流电,进而为各电机模块(常称作逆变器)提供稳定的电源。此外,具备回馈功能的电源模块还能将直流电反哺电网,实现能量的高效循环利用。基于是否存在回馈功能及其回馈方式的差异,电源模块可进一步细分为以下三类:
1、基本型电源模块(BLM: Basic Line Modules):这种模块仅具备整流功能,不具备回馈能力。为了实现快速制动,通常需要外接制动单元和制动电阻。
2、智能型电源模块(SLM: Smart Line Modules,亦称非调节型电源模块):这种模块兼具整流与回馈功能,但直流母线电压无法调节。在能量回馈时,通过IGBT的逆变功能,当直流母线电压超过设定值,会实现能量的回馈,从而维持母线电压的稳定,减少了制动模块和制动电阻的使用。
3、主动型电源模块(ALM: Active Line Modules,亦称调节型电源模块):这种模块同样具备整流与回馈功能,并且直流母线电压可调。它采用二极管整流和IGCT(或IGBT)整流相结合的方式,在合HV断路器前需要预充电。这种模块能够根据需求灵活调节直流母线电压。
在Link Voltage提升至4080V时,HV breaker合上,导致电压上升至约4600V。经过26秒的等待,以确保直流母线电压的稳定,我们随后启用了IGCT(或IGBT)的使能脉冲,也就是IGCT功率器件的触发信号。这一操作后,DC Link Voltage进一步升至4800V。值得一提的是,采用IGCT技术能够实现能量的回馈功能,从而省去了额外的制动模块和制动电阻,但需要预充电回路来支持这一过程。
在探讨IGCT技术的使用过程中,我们不得不提及SLM(Superior Load Modulation,高级负载调制)与ALM(Advanced Load Management,高级负载管理)这两个概念。这两种技术都旨在优化电力系统的性能,但它们在实现方式和应用场景上有所不同。SLM技术侧重于通过精细控制负载来提高系统效率,而ALM则更注重于在复杂负载条件下保持系统的稳定性和响应速度。理解这两种技术的差异,对于充分利用IGCT技术的优势至关重要。
在成本方面,ALM的投入高于SLM,而SLM又高于BLM。
若需频繁制动,ALM是最佳选择,而若采用BLM,则需配备大制动电阻。
ALM具备再生回馈功能,能有效节能,同时增加运行经济效益。此外,其四象限运行能力使得不同状态下的能量转换更为高效。
接下来,我们探讨SLM在回馈方面的优势。
为何在当前的S120 SLM回馈整流模块中,可以省略zi耦变压器?这得益于SLM内部的全控功率元件IGBT和VSM检测技术,确保回馈电网的电压与电网保持一致,从而简化了系统结构。
相较于6SE70传动系统的RRU回馈整流模块,其采用晶闸管桥进行整流和回馈,由于晶闸管是半控功率元件,因此需要自耦变压器来提升回馈电压。而ALM整流单元柜则通过AIM柜中的LC净网滤波器和AFE泵压电抗器来优化性能,使得其价格相对较高。
ALM作为可调节性电源模块,能够向电网回馈电能,并通过闭环控制的母线电压保持稳定。其动态调整网侧功率因数的能力,使得向网侧提供感性或容性电流成为可能。除了上述技术特点外,ALM还有许多其他闪光点,使其在电力系统中发挥关键作用。
相比之下,SLM仅具备回馈功能(当然也包括整流功能),且其功率因数近似为1,无法模拟负载。而BLM则仅作为整流器使用,功能相对单一。
综上所述,ALM通过其独特的电压和电流可调功能、稳定的直流母线电压以及对电网的友好性,使其在电力系统中发挥关键作用,成为了一种高性能的电源模块。