中心議題：

• 幾種常用高壓變頻器的主電路分析
• IGBT直接串聯的直接高壓變頻器

解決方案：

• 單元串聯多重化電壓源型高壓變頻器
• 中性點鉗位三電平PWM變頻器
• 電流源型高壓變頻器

dianjishigongyeshengchanzhongzhuyaodehaodianshebei，gaoyadagonglvdiandongjideyingyonggengweituchu
，erzhexieshebeidabufendoucunzaihendadejienengqianli。suoyidalifazhangaoyadagonglvbianpintiaosujishujuyoushidaidebiyaoxinghepoqiexing。

目mu前qian
，隨sui著zhe現xian代dai電dian力li電dian子zi技ji術shu和he微wei電dian子zi技ji術shu的de迅xun猛meng發fa展zhan，高gao壓ya大da功gong率lv變bian頻pin調tiao速su裝zhuang置zhi不bu斷duan地di成cheng熟shu起qi來lai，原yuan來lai一yi直zhi難nan於yu解jie決jue的de高gao壓ya問wen題ti，近jin年nian來lai通tong過guo器qi件jian串chuan聯lian或huo單dan元yuan串chuan聯lian得de到dao了le很hen好hao的de解jie決jue。其qi應ying用yong領ling域yu和he範fan圍wei也ye越yue來lai越yue為wei廣guang範fan，這zhe為wei工gong礦kuang企qi業ye高gao效xiao
、合理地利用能源（尤其是電能）提供了技術先決條件。

幾種常用高壓變頻器的主電路分析

(1)單元串聯多重化電壓源型高壓變頻器

單元串聯多重化電壓源型高壓變頻器利用低壓單相變頻器串聯，彌補功率器件IGBT的耐壓能力的不足。所謂多重化
，就是每相由幾個低壓功率單元串聯組成，各功率單元由一個多繞組的移相隔離變壓器供電，用高速微處理器實現控製和以光導纖維隔離驅動。但其存在以下缺點：

a)使用的功率單元及功率器件數量太多，6kV係統要使用150隻功率器件(90隻二極管，60隻IGBT)，裝置的體積太大，重量大
，安裝位置和基建投資成問題；

b)所需高壓電纜太多

，係統的內阻無形中增大，接線太多
，故障點相應的增多；

c)一個單元損壞時，單元可旁路
，但此時輸出電壓不平衡中心點的電壓是浮動的，造成電壓
、電流不平衡
，從而諧波也相應的增大
，勉強運行時終究會導致電動機的損壞
；

d)輸出電壓波形在額定負載時尚好，低於25Hz以下畸變突出

；

d)輸出電壓波形在額定負載時尚好，低於25Hz以下畸變突出；

e)由於係統中存在著變壓器
，係統效率再提高不容易實現;移相變壓器中
，6kV三相6繞組×3(10kV時需12繞組×3)延邊三角形接法，在三相電壓不平衡(實際上三相電壓是不可能絕對平衡的)時(shi)，產(chan)生(sheng)的(de)內(nei)部(bu)環(huan)流(liu)，必(bi)將(jiang)引(yin)起(qi)內(nei)阻(zu)的(de)增(zeng)加(jia)和(he)電(dian)流(liu)的(de)損(sun)耗(hao)，也(ye)相(xiang)應(ying)的(de)就(jiu)造(zao)成(cheng)了(le)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)銅(tong)損(sun)增(zeng)大(da)。此(ci)時(shi)
，再(zai)加(jia)上(shang)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)鐵(tie)芯(xin)的(de)固(gu)有(you)損(sun)耗(hao)
，變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)效(xiao)率(lv)就(jiu)會(hui)降(jiang)低(di)
，也(ye)就(jiu)影(ying)響(xiang)了(le)整(zheng)個(ge)高(gao)壓(ya)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)效(xiao)率(lv)。這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)在(zai)越(yue)低(di)於(yu)額(e)定(ding)負(fu)荷(he)運(yun)行(xing)時(shi)
，越(yue)是(shi)顯(xian)著(zhu)。10kV時
，變壓器有近400個接頭、近百根電纜。在額定負荷時效率可達96%
，但在輕負荷時，效率低於90%。

(2)中性點鉗位三電平PWM變頻器

該係列變頻器采用傳統的電壓型變頻器結構。中性點鉗位三電平PWM變bian頻pin器qi的de逆ni變bian部bu分fen采cai用yong傳chuan統tong的de三san電dian平ping方fang式shi，所suo以yi輸shu出chu波bo形xing中zhong會hui不bu可ke避bi免mian地di產chan生sheng比bi較jiao大da的de諧xie波bo分fen量liang，這zhe是shi三san電dian平ping逆ni變bian方fang式shi所suo固gu有you的de。因yin此ci在zai變bian頻pin器qi的de輸shu出chu側ce必bi須xu配pei置zhi輸shu出chuLC濾波器才能用於普通的鼠籠型電機。同樣由於諧波的原因，電動機的功率因數和效率
、甚至壽命都會受到一定的影響，隻有在額定工況點才能達到最佳的工作狀態，但隨著轉速的下降
，功率因數和效率都會相應降低。

多電平+多重化高壓變頻器。多電平+多重化高壓變頻器的本意是想解決高壓IGBT的de耐nai壓ya有you限xian的de問wen題ti，但dan此ci種zhong方fang式shi，不bu僅jin增zeng加jia了le係xi統tong的de複fu雜za性xing

，而er且qie降jiang低di了le多duo重zhong化hua冗rong餘yu性xing能neng好hao和he三san電dian平ping結jie構gou簡jian單dan的de優you點dian。因yin此ci此ci類lei變bian頻pin器qi實shi際ji上shang並bing不bu可ke取qu。

此類型變頻器的性能價格優勢並不大，與其同時采用多電平和多重化兩種技術
，還不如采用前麵提到的高壓IGBT的多重化變頻器或者三電平變頻器。

（3）電流源型高壓變頻器

功率器件直接串聯的電流源型高壓變頻器是在線路中串聯大電感，再將SCR(或GTO、SGCT等)開關速度較慢的功率器件直接串聯而構成的。

這種方式雖然使用功率器件少、易於控製電流，但是沒有真正解決高壓功率器件的串聯問題。因為即使功率器件出現故障，由於大電感的限流作用，di/dt受到限製，功率器件雖不易損壞，但帶來的問題是對電網汙染嚴重、功率因數低。並且電流源型高壓變頻器對電網電壓及電機負載的變化敏感，無法做成真正的通用型產品。
電流源型高壓變頻器是最早的產品

，但凡是電壓型變頻器到達的地方，它都被迫退出
，因為在經濟上
、技術上
，它都明顯處於劣勢。

IGBT直接串聯的直接高壓變頻器

1主電路簡介


圖1.IGBT直接串聯高壓變頻

如圖1所示，圖中係統由電網高壓直接經高壓斷路器進入變頻器，經過高壓二極管全橋整流、直流平波電抗器和電容濾波，再通過逆變器進行逆變，加上正弦波濾波器，簡單易行地實現高壓變頻輸出，直接供給高壓電動機。

功率器件IGBT直接串聯的二電平電壓型高壓變頻器是采用變頻器已有的成熟技術，應用獨特而簡單的控製技術成功設計出的一種無輸入輸出變壓器

、IGBT直接串聯逆變、輸出效率達98%的高壓調速係統。

對於需要快速製動的場合
，采用直流放電製動裝置，如圖2所示：


圖2.具有直流放電製動裝置的IGBT直接串聯高壓變頻器主電路圖