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

電dian機ji是shi工gong業ye生sheng產chan中zhong主zhu要yao的de耗hao電dian設she備bei

，高gao壓ya大da功gong率lv電dian動dong機ji的de應ying用yong更geng為wei突tu出chu，而er這zhe些xie設she備bei大da部bu分fen都dou存cun在zai很hen大da的de節jie能neng潛qian力li。所suo以yi大da力li發fa展zhan高gao壓ya大da功gong率lv變bian頻pin調tiao速su技ji術shu具ju有you時shi代dai的de必bi要yao性xing和he迫po切qie性xing。

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PWMbianpinqidenibianbufencaiyongchuantongdesandianpingfangshi，suoyishuchuboxingzhonghuibukebimiandichanshengbijiaodadexiebofenliang
，zheshisandianpingnibianfangshisuoguyoude。yincizaibianpinqideshuchucebixupeizhishuchuLC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