GTO串级调速技术的研究与效率分析

"本文主要探讨了1987年关于GT.O串级调速技术的研究，着重关注其在交流传动中的应用和效率问题。GT.O串级调速系统在当时的工程技术领域被认为是一种较为成熟且效率高的调速方案，尤其适合于风机、水泵等流体机械负载。然而，该技术在调速过程中会导致功率因数显著降低，特别是在大功率应用（如超过50千瓦）中，可能对电网造成无功功率冲击，限制了其广泛应用。文章指出，采用可关断可控硅技术对于改善能效具有重要意义。 作者通过对比不同调速方案（包括串级调速、无整流子电机调速、串电阻、液力耦合器、滑差、调压等）的效率曲线（图1），强调了串级调速在效率上的优势，但同时也揭示了其功率因数低的问题（图2）。在转速变化较大的情况下，功率因数可能降至0.35至0.52之间。 文章进一步分析了GT.O（门极可关断晶闸管）在串级调速系统中的作用。GT.O逆变器无需弧隙换流电路，使得设备体积减小40%，重量减轻30%，同时效率提高12.9%，并且控制响应性能优秀。这些改进使得采用GT.O的串级调速系统具有更高的装置效率和功率因数，从而增强了其在市场上的竞争力。 通过对电流和电压波形的分析（图4），作者解释了GT.O如何通过强迫换流改善逆变器的功率因数。在逆变状态下，电流的基波分量相对于电压滞后，导致系统吸收无功功率，从而降低功率因数。然而，GT.O的使用可以强制换流，从而有助于提高整体系统的功率因数，解决串级调速系统的功率因数问题。 GT.O串级调速技术在1987年的研究中展示了其在效率和节能方面的潜力，但也揭示了与功率因数相关的问题。通过使用GT.O元件，可以优化换流过程，改善功率因数，这对于提升串级调速技术的应用范围和能效具有重要意义。"