功率单元级联型高压变频器原理与应用
高压变频器主电路原理简介
高压变频器主电路原理简介一、高压变频器装置的构成高压变频调速成套系统整体结构上由旁路柜、移相变压器柜、功率单元柜及控制柜组成，见图1所示。
图1、高压变频器装置构成二、功率单元原理功率单元柜为成套装置的核心部分，也是电机定子大功率变频电源的产生模块。
功率单元柜主要由功率单元箱（图1中A1～An,B1～Bn，C1～Cn）并辅以控制构成。
每个功率单元的电气原理见图2所示，每个功率单元由外部输入三相电源A/B/C供电，经内部整流滤波后逆变成单相电压U/V输出。
整流由三相不控整流完成。
逆变部分采用IGBT功率器件，控制方法采用SPWM逆变控制技术。
图2、功率单元电气原理图三、功率单元柜高压形成为了形成高压3kV、6kV或10kV电源，采用了将多个功率单元的输出电压串联叠加直接形成高压输出（如图3所示），此方法类似于干电池叠加，通过若干个功率单元的叠加可产生所需要的相电压数值。
图2、功率单元相串原理功率单元中电压、功率换算关系:1、相电压=线电压/√32、功率单元电压=相电压/功率单元串联数3、功率单元功率=变频器总功率/功率单元串联数/3例如：6 kVAC的高压变频器，功率为1.5 MW，每相由6个功率单元串联叠加而成，3相共18个功率单元，那么：相电压=6000/√3 = 3464.2 VAC功率单元电压=3464.2/6 = 577.4 VAC 功率单元功率=1500/6/3 = 83.3 kW对于3kV高压变频器，每相一般由3～4个功率单元串联叠加而成；对于6kV高压变频器，每相一般由5～7个功率单元串联叠加而成；对于10kV高压变频器，每相一般由8～10个功率单元串联叠加而成；四、EACO电容在高压变频器中的应用在高压变频器的DC-LINK这个应用场合，EACO薄膜电容以其优越的电性能得以广泛应用，EACO薄膜电容与电解电容相比较具有高纹波电流承受能力、耐高压、低ESR和ESL、长寿命、干式防爆、无极性和高频特性好等优越的电气性能，在高压变频器中DC-LINK应用薄膜电容替代电解电容是一种趋势。
高压变频器功率单元工作原理
高压变频器功率单元工作原理一、引言高压变频器功率单元是工业生产中常用的一种电力设备，其主要作用是将电能转换为机械能，实现工业生产中的各种动力需求。
本文将从以下几个方面详细介绍高压变频器功率单元的工作原理。
二、高压变频器功率单元概述高压变频器功率单元是由多个模块组成的电力设备，包括整流模块、滤波模块、逆变模块等。
其中整流模块用于将交流电转换为直流电，滤波模块用于对直流电进行滤波处理，逆变模块则负责将直流电转换为交流电。
这些不同功能的模块通过控制系统进行协调和控制，实现高压变频器功率单元的正常运行。
三、整流模块工作原理整流模块主要由桥式整流器和控制回路组成。
桥式整流器通过将交流输入信号分别经过两个二极管进行整流，并通过滤波电容对输出信号进行平滑处理，最终输出稳定的直流信号。
控制回路则负责对桥式整流器进行控制，在输入信号出现异常时及时进行保护。
四、滤波模块工作原理滤波模块主要由电容器和电感器组成。
在整流模块输出的直流信号中，仍然存在一定的脉动，会对逆变模块产生影响。
滤波模块通过对直流信号进行滤波处理，消除其中的脉动信号，使得输出信号更加平稳。
五、逆变模块工作原理逆变模块主要由晶闸管和控制回路组成。
在输入直流信号经过滤波处理后，逆变模块将直流信号转换为交流信号，并通过控制回路对输出交流信号进行调节。
晶闸管是逆变模块中最重要的元件之一，在控制回路的作用下，可以实现对输出交流信号的精确控制。
六、高压变频器功率单元控制系统高压变频器功率单元中的各个功能模块需要通过一个统一的控制系统进行协调和控制。
该控制系统包括硬件部分和软件部分两个方面。
硬件部分主要包括传感器、执行机构等设备，用于采集各种参数信息并将其转化为电气信号；软件部分则由控制程序组成，通过对传感器采集的数据进行处理和分析，实现对功率单元的精确控制。
七、高压变频器功率单元的应用高压变频器功率单元广泛应用于工业生产中各种动力需求场合，例如电机驱动、风机驱动、水泵驱动等。
高压变频器工作原理
高压变频器工作原理一、概述高压变频器是一种用于调节电机转速的电力调节设备，广泛应用于工业生产中。
通过改变电源输入电压和频率，控制电机的转速和负载，从而实现对工业生产过程的精确控制。
本文将详细介绍高压变频器的工作原理，包括其基本构成、工作原理和应用场景。
二、基本构成高压变频器主要由整流器、逆变器、滤波器、控制电路和保护电路等组成。
1. 整流器：将交流电源转换为直流电源，通常采用整流桥电路实现。
2. 逆变器：将直流电源转换为可变频率的交流电源。
逆变器通常采用IGBT（绝缘栅双极性晶体管）作为开关元件，通过控制开关元件的开关频率和占空比来调节输出电压和频率。
3. 滤波器：用于滤除逆变器输出中的谐波和干扰，保证输出电压的纯净度和稳定性。
4. 控制电路：负责接收用户输入的控制信号，通过对逆变器的控制来实现对电机转速的调节。
5. 保护电路：用于监测和保护高压变频器的工作，包括过电流保护、过温保护、短路保护等功能。
三、工作原理高压变频器的工作原理可以分为三个步骤：输入电源调整、逆变器输出调整和电机转速调整。
1. 输入电源调整：高压变频器首先将输入的三相交流电源通过整流器转换为直流电源。
整流器采用整流桥电路，将交流电源的负半周和正半周分别转换为直流电压。
整流后的直流电压经过滤波器平滑处理，得到稳定的直流电源。
2. 逆变器输出调整：经过整流和滤波后的直流电源被送入逆变器，逆变器通过控制开关元件的开关频率和占空比来调节输出电压和频率。
逆变器采用IGBT作为开关元件，通过不断切换开关状态来生成可变频率的交流电源。
逆变器输出的交流电源经过滤波器滤除谐波和干扰，得到纯净且稳定的输出电压。
3. 电机转速调整：逆变器输出的交流电源被送入电机，通过调节输出电压和频率来控制电机的转速。
高压变频器的控制电路接收用户输入的控制信号，根据用户需求调节逆变器的输出电压和频率，从而控制电机的转速。
控制电路还可以根据电机的负载情况进行动态调整，保证电机的运行稳定和效率。
高压变频器功率单元
高压变频器功率单元一、什么是高压变频器功率单元高压变频器功率单元是一种电力装置，用于控制和调节电力系统中的电压和频率。
它可以将输入电源的电压和频率转换为输出电源的电压和频率，从而实现对电力设备的可调控。
二、高压变频器功率单元的工作原理高压变频器功率单元通过使用电力电子器件，例如整流器和逆变器，对输入电源进行处理。
其工作原理可以概括为以下几个步骤：2.1 输入电源整流高压变频器功率单元的第一步是将输入电源的交流电转换为直流电。
这个过程通常通过使用整流器来实现。
整流器将交流电通过一系列的二极管或其他电子器件转换为直流电。
2.2 直流电的中间电路储能经过整流后，直流电将被存储在功率单元的中间电路中。
中间电路通常由电容器组成，用于储存能量并平稳输出。
2.3 逆变器输出交流电当需要输出交流电时，中间电路的直流电将通过逆变器进行处理。
逆变器将直流电转换为需要的输出电压和频率的交流电。
这一过程通常涉及到高频的开关操作，以产生所需的交流电波形。
2.4 输出滤波逆变器输出的交流电通常会存在一些谐波和其他干扰成分，在输出之前需要经过滤波器进行处理，以消除这些不必要的干扰。
2.5 输出负载供电当经过滤波器处理后，输出的交流电将供应给所要驱动的负载设备。
负载设备可以是各种各样的电动机、发电机或其他电力设备。
三、高压变频器功率单元的应用领域高压变频器功率单元广泛应用于各个领域，主要包括以下几个方面：3.1 工业领域在工业生产过程中，高压变频器功率单元常用于控制和调节各种驱动设备，如电动机、液压泵、风机等。
通过使用高压变频器功率单元，可以实现对这些设备的频率和电压的精确控制，从而提高生产效率和节能减排。
3.2 交通运输领域在交通运输领域，高压变频器功率单元被广泛应用于电动汽车和高铁等交通工具的驱动系统中。
通过使用高压变频器功率单元，可以实现对电动机的调速和控制，从而提高交通工具的性能、安全性和能源利用率。
3.3 新能源领域在新能源领域，高压变频器功率单元被用于太阳能发电、风能发电和海洋能发电等电力系统中。
高压变频器的工作原理与性能特点
高压变频器的工作原理与性能特点一、工作原理高压变频器是一种用于调节机电转速的电力设备，通过改变电源输入的电压和频率，控制机电的转速。
其工作原理主要包括以下几个方面：1. 电源输入：高压变频器通常接受三相交流电源输入，输入电压范围广泛，可以适应不同的电源条件。
2. 整流：输入的交流电经过整流单元，将交流电转换为直流电。
这个过程通常采用整流桥电路来实现，将交流电转换为直流电，为后续的逆变提供直流电源。
3. 逆变：直流电经过逆变单元，将直流电转换为可调频率的交流电。
逆变单元通常采用高频开关器件（如IGBT）来实现，通过调节开关器件的开关频率和占空比，可以控制输出交流电的频率和电压。
4. 输出：逆变后的交流电经过输出滤波单元，去除杂散波形和谐波，得到稳定的输出电压和频率，供给驱动机电。
5. 控制：高压变频器通过内部的控制器，根据用户设定的转速要求，自动调节输出电压和频率，实现机电的精确控制。
二、性能特点高压变频器具有以下几个性能特点，使其在工业应用中得到广泛应用：1. 宽频调节范围：高压变频器可以实现广泛的频率调节范围，通常在0-400Hz 之间。
这使得机电可以在不同的负载条件下运行，并且实现精确的转速控制。
2. 高效节能：相比传统的调速方式（如阀门调节、机械变速器等），高压变频器具有更高的能量转换效率。
通过调整机电的转速，可以根据实际负载需求提供恰当的功率输出，从而降低能耗和运行成本。
3. 精确控制：高压变频器具有精确的转速控制能力，可以实现机电的恒定转矩调速和矢量控制。
通过内部的PID控制算法，可以根据负载变化实时调整输出电压和频率，使机电运行更加平稳。
4. 保护功能：高压变频器内置了多种保护功能，包括过电流、过电压、欠电压、过载、短路、过热等保护。
当检测到异常情况时，变频器会自动停机或者降低输出功率，保护机电和设备的安全运行。
5. 多种控制方式：高压变频器支持多种控制方式，包括本地控制、远程控制、自动控制等。
单元串联型高压变频器工作原理是什么 故障处理方法有哪些
单元串联型高压变频器工作原理是什么故障处理方法有哪些利用变频技术驱动电动机可以实现节能，符合我国有关节能减排的要求和社会需求。
为了使变频装置应用在高电压等级、大容量的场合，通常会采用高压大容量的开关器件和多电平的拓扑结构；级联型变流器是一种有很好应用前景的多电平变换器，级联型变频器的具体应用如级联型高压变频器拖动风机、水泵等负载，大多工作在比较重要的场合，在生产或生活中的作用和影响较大，对可靠性要求高，一般要求系统能够连续运转，即使在故障后适当降低容量运行，也不能随时停机。
在利用高压变频装置驱动电动机实现节能目标的同时，为了保证系统的可靠性，需要高压变频装置具有一定的容错功能，即在发生器件或者单元故障时，能够自动将其屏蔽，通过调整控制方式，使系统继续运行。
单元串联型高压变频器利用若干低压功率单元串联实现高压输出，这种结构使其具有良好的容错性能；将发生故障的单元屏蔽后，通过一定的故障处理方法，可以使系统继续降低容量运行，保证生产的稳定运行。
传统的故障处理方法是采用屏蔽掉故障单元与另外两相中相应的非故障单元，以保持变频器的平衡运行，这样势必会造成非故障单元的浪费，因此对级联型变频器正常工作及故障时处理方法的研究很有必要。
本文设计的基于PCI-9846的变频器输出性能测试系统主要针对采用三种不同的故障处理方法时，对单元串联型高压变频器输出电能质量的各项指标进行实时监测和分析，尤其是单元发生故障后，系统输出电压的性能指标，应尽量与故障前保持一致，以减小故障对系统工作的影响。
该测试系统利用LabVIEW虚拟仪器软件平台搭建系统主控界面，设计了相应的故障处理方法，可以得到不同故障处理方法时的参考波。
在多单元级联型变频器仿真模型上进行测试，通过凌华PCI-9846数字化仪采集三相电压信号后进行分析处理，获得三相线电压的幅值，频率，总谐波含量，三相电压相位等主要性能指标，从而检查控制算法在系统正常运行及带故障运行时的输出情况。
单元串联多电平高压变频器原理
单元串联多电平高压变频器原理《单元串联多电平高压变频器原理》简介：单元串联多电平高压变频器是一种用于高压直流输电系统的电力转换技术。
该技术采用多个单元级串联连接，每个单元级都包含一个电感和一对开关器件，通过变换开关器件的状态来调节输出电压的幅值和频率。
这种变频器可以通过调节每个单元级的开关周期和占空比来实现输出电压的任意波形和频率调节，具有高效率、高稳定性和高可靠性的特点。
原理：单元串联多电平高压变频器的原理基于电力电子技术中的多电平调制技术。
多电平调制技术可以将直流电源的能量按照一定的比例分配到不同的电平上，从而实现高电压交流输出。
而单元串联多电平高压变频器则是将多个电平串联起来，形成一个多级输出结构。
具体实现时，每个单元级都由一个电感和一对开关器件组成。
电感用于存储能量并实现电流平衡，而开关器件则用于控制电流流向和电压输出。
通过变换开关器件的状态，可以改变电感上的电流和电压，从而实现输出电压的调节。
不同的开关状态组合对应着不同的电平输出，因此可以通过调节每个单元级的开关周期和占空比来实现输出电压的任意波形和频率调节。
优点与应用：单元串联多电平高压变频器具有以下优点和应用价值：1. 高效率：采用多电平调制技术可以实现高能量利用率，提高电力转换效率。
2. 高稳定性：通过多电平串联连接，可以减小电流和电压的脉动，并提高输出的稳定性。
3. 高可靠性：多电平串联结构可以实现故障容错，即使某个单元级出现故障，也不会影响整个系统的运行。
4. 大容量传输：适用于高压直流输电系统，可以实现大容量的电力传输。
5. 智能控制：在电力系统中可以实现智能化控制和优化运行，提高系统的可控性和响应性。
综上所述，单元串联多电平高压变频器是一种具备高效率、高稳定性和高可靠性的电力转换技术，适用于高压直流输电系统等领域，具有广阔的应用前景。
功率单元串联式多电平高压变频器在西气东输的应用
功率单元串联式多电平高压变频器在西气东输的应用摘要随着首台套20MW级国产电驱机组在西气东输二线高陵压气站投产成功，标志着我国在高压大功率变频器的设计制造方面取得了突破性的进展，打破了国外厂家长期在高压大功率变频技术领域的垄断。
本文以西气东输二线高陵站上海广电INNOVERT变频器为基础介绍了功率单元串联式多电平高压变频器的工作原理和拓扑结构。
关键词电力电子器件；延边三角形；串联式多电平；三电平0引言电驱压缩机组在西气东输二线站场应用广泛，但大部分都是以进口为主，为了发展民族工业，提升自主研发生产能力，打破国外技术垄断，国家以高陵站为试点，应用上海广电集团自主生产的innovert变频器，为在后续管道工程中推广应用国产电驱机组提供技术支持。
上广电innovert变频器采用功率单元串联式多电平变频调速技术。
高压交流电通过隔离开关连接至隔离变压器，将高压交流电变成24组低压交流电输出，每个二次绕组的相位依次错开一个电角度，形成多脉波、多重化整流方式，有效减小输入谐波，每组低压交流电分别输入到一个H桥功率单元，H桥功率单元整流称为直流电后再逆变成为交流电，这些交流信号在逆变侧串联在一起形成高压交流电输出到电动机。
1电力电子器件与控制方式上广电变频器使用绝缘栅双极晶闸管igbt作为开关器件。
绝缘栅双极晶闸管属于全控型器件，具有输入阻抗高、开关速度快、热稳定性好、驱动电路简单和驱动功率小的优点，也具有通态压降低、流通能力强的优点。
因此，igbt投入市场后迅速成为当今变频器的一种主流器件。
2隔离变压器隔离变压器，又称整流变压器或变频变压器。
主要的功能包括：1）实现一次侧、二次侧线电压的相位偏移以减小谐波；2）变换需要得到的二次侧电压值；3）实现整流器和电网间的电气隔离。
延边三角形技术：采用延边三角形技术可以实现相位角任意角度的相移。
3拓扑结构3.1H桥功率单元图3为H 桥功率单元的结构。
该功率单元主要由三相桥式不可控整流电路和单相桥式逆变电路组成。
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图 ４ 功率单元级联型高压变频器结构平面图
６０００Ｖ
移相变压器 超 钱 ２０°
无相移
滞 后 ２０°
高压变频带
Ａ
Ｂ
功率单元 Ａ１
功率单元 Ｂ１
Ｃ 功率单元 Ｃ１
功率单元 Ａ２
功率单元 Ｂ２
功率单元 Ｃ２
功率单元 Ａ３
功率单元 Ｂ３
功率单元 Ｃ３
功率单元 Ａ４
功率单元 Ｂ４
功率单元 Ｃ４
功率单元 Ａ５ 功率单元 Ａ６
高压变频器运行在高电压场合， 提高其主电路的可靠性 是一个技术难题， 也是高压变频器能否得到迅速推广的关键 技术。功率单元级联型高压变频器为多电平 ＳＰＷＭ 电压源型 变频器， 采用多个低压 ＳＰＷＭ 功率单元串接的新型结构方式，
２０ 大众用电 ２００８ ／１
／
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Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｉｍｅｓ电 气 时 空
３ 结束语
（ ２） 解决了对电网的污染问题。它的功率因数高， 每相由
由于传统的高压变频器谐波污染大， 谐波不仅消耗无功，
多个低压变频功率单元相互串联通过叠加来实现高压输出。 增加线损， 影响继电保护可靠运行， 使电机产生附加力矩及损
功率单元供电的二次绕组相互存在一个相位差， 以实现输入 耗， 对弱电系统进行干扰， 而且还会使电网电压产生严重畸
我国风机、水泵用电现状： （ １） 大量设备陈旧， 运行耗电量 过大， 效率比国外同类产品的效率低 ５％～１０％。设计中过多地 考虑 建 设 前 、后 期 工 艺 要 求的 差 异 ， 选 型 裕 量 过 大 ， 使设 备 长 期在低负载、低运行效率下工作。（ ２） 需要调节流量的场合， 绝 大部分采用挡板和阀门来调节风量或流量， 节流功率损耗非 常大， 如果改为调节转速则可以节约大量的电能。
２ 功率单元级联型高压变频器拓扑结构
单 元 串 联 多 电 平 ＰＷＭ 电 压 源 型 变 频 器 （ Ｃｅｌｌ Ｓｅｒｉｅｓ Ｍｕｌｔｉ－ ｌｅｌｌ ＰＷＭ： ＣＳＭＬ） 又 称 完 美 无 谐 波 变 频 器 ， 其 性 能 达 到 甚至超过了 ＩＥＥＥ－ ５１９ 国际谐波标准。
单元 串 联 多 电 平 ＰＷＭ 电 压 源 型变 频 器 采 用 若 干 个 低 压 ＰＷＭ 变频功率单元串联的方式实现直接高压输出。该变频器 对电网谐波污染小， 输入功率因数高， 不必采用输入滤波器和 功率因数补偿装置。输出的波形好， 不存在由谐波引起的电动 机附加发热和转矩脉动、噪声、输出 ｄｕ／ｄｔ、共模电压等问题， 可 以使用普通的异步电动机。 ２．１ 级联型高压变频器拓扑结构
图 ３ 功率单元级联型高压变频器拓扑图
按照这种主电路形式拓扑构成的高压变频器可以解决 ２ 个技术难题：
（ １） 高可靠性。每一个功率单元都是 １ 个小型的低压变频 器， 每相的电压由功率单元的输出电压叠加而成， 当 １ 个功率
１ ５７７Ｖ ２
３
Ｄ１ Ｄ３ Ｄ５
Ｒ１
Ｃ１
Ｃ２
Ｑ１ Ｑ３ Ｒ２
Ｃ３ Ｒ３ Ｑ２ Ｑ４
功率单元的结构如图 ５ 所示， 三相交流电整流后经滤波 电 容 滤 波 形 成 直 流 母 线 电 压 。当 功 率 单 元 额 定 电 压 为 ５７７Ｖ 时， 直流母线电压为 ８００Ｖ 左右。逆变器由 ４ 个耐压为 １７００Ｖ 的 ＩＧＢＴ 模块组成 Ｈ 桥式单相逆变电路， 通过 ＰＷＭ 控制， 在 Ｔ１ 和 Ｔ２ 两端得到变压变频的交流输出， 输出电压为单相交流 ０￣５７７Ｖ，频 率 为 ０￣５０Ｈｚ（根 据 电 动 机 的 额 定 功 率 ， 可 以 相 应 的 调整， 最高可达 １２０Ｈｚ）。
电流源型变频器技术成熟， 它采用大电感作为中间直流 滤波环节。整流电路一般采用晶闸管作为功率器件， 主要目的 是采取电流 ＰＷＭ 控制， 以改善输入电流波形。由于存在大的 平波电抗器和快速电流调节器， 所以过电流保护比较容易实 现。当逆变侧发生短路时， 由于电抗器存在， 电流不会突变， 而 电流调节器会立即响应， 使整流电路晶闸管的触发延迟角迅 速后移， 电流能控制在安全范围内。为了对接地短路也实现保 护， 通常把滤波电抗器分为两半， 上下直流母线各串一半。 １．２ 三电平 ＰＷＭ 电压源型变频器
电压多样化。以 ６ｋＶ 高压变频器为例， 每相由 ６ 个额定电压为 ５７７Ｖ 的功率单元串联， 三相共有 １８ 个功率单元， 分别由输入 隔离变压器的二次绕组供电。１８ 个二次绕组分 ３ 组， 每组之间
变， 甚至发生电力系统安全事故。我国的高压电机数量庞大， ●
栏
是电能消耗大户， 如大量推广使用高压变频器， 将取得显著节 目
功率单元 Ｂ５ 功率单元 Ｂ６
功率单元 Ｃ５ 功率单元 Ｃ６
６０００ＶＡＣ 高压电动机
２．２ 级联型高压变频器单个功率单元结构 对于额定输出电压为 ６ｋＶ 的变频器， 每相由 ６ 个额定电
压 为 ５７７Ｖ 的 功 率 单 元 串 联 而 成 ， 输 出 相 电 压 最 高 可 达 ３４６２Ｖ， 线电压可达 ６ｋＶ。每个功率单元承受全部的输出电流， 但只提供 １／６ 的相电压和 １／１８ 的输出功率。
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电 气 时 空 Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｉｍｅｓ
● 开发应用
功率单元级联型高压变频器原理与应用
● 武汉钢铁集团公司 刘 昀 ● 湖南中科电气有限公司 董湘陵 ● 湖南大学 朱思国
摘 要 介绍了功率单元级联型高压变频器的原理和用 途， 具体分析了它的拓扑结构及单个功率单元的结构。功 率单元级联型高压变频器因其完美的无谐波输出特性， 将 在高压电机的节能变频调速领域有着广泛的应用。 关键词 功率单元级联； 拓扑结构； 谐波； 变频调速
旁路柜
变压器柜
功率柜
控制柜
５７７Ｖ Ｎ ５７７Ｖ
５７７Ｖ
５７７Ｖ
５７７Ｖ
５７７Ｖ
５７７Ｖ ５７７Ｖ
５７７Ｖ Ｂ
５７７Ｖ ５７７Ｖ ５７７Ｖ
Ｃ
图 ２ 功率单元级联型高压变频器结构简图
图 ３ 是单元串联多电平 ＳＰＷＭ 电压源型变频器的拓扑结 构， 包括移相输入变压器、变频器主电路和中高压电动机 ３ 大 部分。
栏
目 善输出波形。在相同输出电压条件下， 这种结构可使功率器件
编
辑 耐压等级降低一半。如果输入同样采用对称 ３ 电平 ＰＷＭ 整流 肖 结构， 则可以做到输入功率因数可调， 输入谐波很低， 且可以
朝
晖 四象限运行， 系统具有较高的动态性能。对于轧机、卷扬机等
要求四象限运行和动态性能较高的场合， 双 ＰＷＭ 结构的三电 平电压源型变频器应用较为广泛。
Ｄ７ Ｄ９ Ｔ１
输出
Ｃ４
Ｔ２ Ｄ８ Ｄ１０ Ｒ ４
单元出现故障后， 只会使相电压降低， 通过旁路切除后系统能
Ｄ４ Ｄ６ Ｄ２
继续运行， 不会出现 １ 个单元损坏而导致其它单元损坏的连 环故障。这是一个突出的优点， 也是功率元件直接串联所不能
图 ５ 高压变频器功率单元结构
比拟的。功率元件直接串联， 只要有 １ 个功率元件出现故障， 就会导致整个系统不能工作， 所以可靠性较差。
各功率单元的额定功率和输出电压可根据实际需要设计。其 结构简图如图 ２ 所示。
３４６２Ｖ 相 电 压
Ａ ５７７Ｖ ５７７Ｖ ５７７Ｖ ５７７Ｖ ５７７Ｖ ５７７Ｖ
６０００Ｖ 线 电 压
图 ４ 为高压变频器结构平面图， 其主要由旁路柜、变压器 柜、功率柜和控制柜组成。旁路柜实现整体旁路功能； 变压器 柜安放移相变压器， 为每个功率单元供电； 功率柜安放功率单 元， 为高压变频器的主要工作部分， 实现多脉冲整流输入和高 压变频输出； 控制柜为变频器的核心控制部件， 控制变频器的 运 行 、停 止 等 。
编
能效果。功率单元级联型高压变频器因为其简单的模块化结 辑
存在 ２００ 相 位 差 ， 形 成 相 当 于 １８ 个 脉 冲 整 流 ， 使 得 电 压 总 畸 变率只有 ３％， 电流总畸变率小于 ４％。
构和完美无谐波的输出波形， 也将在高压电机变频调速节能 肖
Hale Waihona Puke 朝领域有着广泛的应用。
晖
２１ 大众用电 ２００８ ／１
高 压 断 路 器
３－ １０ｋＶ
Ｍ
３－ １０ｋＶ 电机
图 １ 三电平 Ｐ ＷＭ 电压源型高压变频器
１．３ 单元串联多电平变频器 单 元 串 联 多 电 平 技 术 就 是 采 用 多 组 低 电 压 小 功 率 ＩＧＢＴ
（绝 缘 栅 双 极 型 晶 体 管）， ＰＷＭ 变频 单 元 串 联 输 出 为 高 压 变 频 器， 实现大功率集成。其特点是由低压的功率器件所组成的功 率单元相串联， 从而实现高压的输出。由于采用的是功率单元 进行串联， 因此不存在元件之间的动态和静态均压问题， 并且 该方案设计的变频器具有模块化的结构， 便于更换和维护。各 变频单元由一个多绕组的隔离变压器供电， 并以高速微处理 机和光导纤维实现控制和通信。其输出电压为 ２．３～６ｋＶ， 功率 为 ８００～５６００ｋＷ。
１ 高压变频器类型及特点
高压变频器根据其高压组成方式可分为直接高压型和 高—低—高 型 。 直 接 高 压 型 根 据 有 无 中 间 直 流 环 节 可 分 为 交 — 交 变 频 器 和 交 — 直 — 交 变 频 器 。在 交 — 直 — 交 变 频 器 中 ， 按中间直流滤波环节的不同又可分为电压源型和电流源型。 １．１ 电流源型高压变频器