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高压变频器原理及应用 (2) 中性点钳位 三电平 PWM变频器 变频与传动——高压变频器原理及应用 ,1. 前言电机是工业生产中主要的耗电设 备，高压大功率电动机的应用更加突出，而这些设施大多数都存在很大的 1. 前言电机是工业生产中主要的耗电设施，高压大功率电动机的应用更加突出，而 这些设施大多数都存在很大的节能潜力。所以鼎力发展高压大功率变频调速技术拥有时代的必需性和急迫性。当前，跟着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，高压大功率变频调速装置不停地成熟起来，本来向来难 变频与传动——高压 变频器原理及应用 ,1. 前言电机是工业生产中主要的耗电设施，高压大 功率电动机的应用更加突出，而这些设施大多数都存在很大的 前言 电机是工业生产中主要的耗电设施，高压大功率电动机的应用更加突出，而这些设施大多数都存在很大的节能潜力。所以鼎力发展高压大功率变频调速技术拥有时代的必需性和急迫性。 当前，跟着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，高压大 功率变频调速装置不停地成熟起来，本来向来难于解决的高压问题，最近几年来经过器件串连或 单元串连获得了很好的解决。其应用领域和范围也愈来愈为广范，这为工矿公司高效、合理地利用能源（特别是电能）供应了技术先决条件。 几种常用高压变频器的主电路剖析 单元串连多重化电压源型高压变频器 单元串连多重化电压源型高压变频器利用低压单相变频器串连，填补功率器件IGBT的耐压能力的不足。所谓多重化，就是每相由几个低压功率单元串连组 成，各功率单元由一个多绕组的移相隔绝 变压器供电，用高速微办理器实现控制和以光导纤维隔绝驱动。但其存在以下弊端： 使用的功率单元及功率器件数目太多， 6kV 系统要使用 150 只功率器件 (90 只二极管， 60 只 IGBT)，装 置的体积太大，重量大，安装地点和基建投资成问 题； 所需高压电缆太多，系统的内阻无形中增大，接线太多，故障点相应的增 多； 一个单元破坏时，单元可旁路，但此时输出电压不均衡中心点的电压是浮动 的，造成电压、 电流不均衡，进而谐波也相应的增大，牵强运转时终 究会致使电动机的破坏； 输出电压波形在额定负载时髦好，低于 25Hz 以下畸变突出； 输出电压波 形在额定负载时髦好，低于 25Hz 以下畸变突出； 因为系统中存在着变压器，系统效率再提升不简单实现 ; 移相变压器中， 6kV 三相 6 绕组× 3(10kV 时需 12 绕组× 3) 延边三角形接法，在三相电压不均衡 ( 实 际上三相电压是不行能绝对均衡的 ) 时，产生的内部环流，势必惹起内阻的 增 加和电流的消耗，也相应的就造成了变压器的铜损增大。此时，再加上变压器 的铁芯的固有消耗，变压器的效率就会降低，也就影响了整个高压变频器的效 率。这 种状况在越低于额定负荷运转时，越是明显。 10kV 时，变压器有近 400 个接头、近百根电缆。在额定负荷时效率可达 96%，但在轻负荷时，效率低于 90%。 . (2) 中性点钳位三电平 PWM变频器 该系列变频器采纳传统的电压型变频器构造。中性点钳位三电平 PWM变频器的逆变部 分采纳传统的三电平方式，所以输出波形中会不行防止地产生比较大的谐波重量，这是三电平逆变方式所固有的。所以在变频器的输出侧一定配置输 出 LC 滤波器才 能用于一般的鼠笼型电机。相同因为谐波的原由，电动机的功率因数和效率、甚至寿命都会遇到必定的影响，只有在额定工况点才能达到最正确的工作状态，但跟着转速的降落，功率因数和效率都会相应降低。 多电平 +多重化高压变频器。多电平 +多重化高压变频器的本义是想解决高压IGBT的耐压有限的问题，但此种方式，不单增添了系统的复杂性，并且降低了多重化冗余性能好和三电平构造简单的长处。所以此类变频器实质上其实不行取。 此种类变频器的性能价钱优势其实不大，与其同时采纳多电平易多重化两种技术，还不如采纳前方提到的高压 IGBT 的多重化变频器或许三电平变频器。 （ 3）电流源型高压变频器 功率器件直接串连的电流源型高压变频器是在线路中串连大 电感，再将 SCR(或GTO、 SGCT等) 开关速度较慢的功率器件直接串连而组成的。 这类方式固然使用功率器件少、易于控制电流，可是没有真实解决高压功率器 件的串连问题。因为即便功率器件出现故障，因为大电感的限流作用， di/ dt 遇到限制，功率器件虽不易破坏，但带来的问题是对电网污染严重、功率因数 低。并且电流源型高压变频器对电网电压及电机负载的变化敏感，没法做成真实的通用型产品。 电流源型高压变频器是最早的产品，凡是是电压型变频器抵达的地方，它都被迫退出，因为在经济上、技术上，它都显然处于劣势。 3.IGBT 直接串连的直接高压变频器 主电路简介 图 1.IGBT 直接串连高压变频 如