高压变频器在济钢大功率风机、泵中的应用研究-第2页-北极星仪器仪表网

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近年来，各种高压变频器不断出现，高压变频器到目前为止还没有像低压变频器那样近乎统一的拓扑结构。根据高压组成方式可分为直接高压型和高—低—高型，根据有无中间直流环节来分，可以分为交—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，可分电压源型和电流源型。下面将对目前使用较为广泛的几种高压变频器进行分析，指出各自的优缺点。

1高—低—高型变频器

变频器为低压变频器，采用输入降压变压器和输出升压变压器实现与高压电网和电机的接口，这是当时高压变频技术未成熟时的一种过渡技术。由于低压变频器电压低，电流却不可能无限制的上升，限制了这种变频器的容量。由于输出变压器的存在，使系统的效率降低，占地面积增大；另外，输出变压器在低频时磁耦合能力减弱，使变频器在启动时带载能力减弱。对电网的谐波大，如果采用12脉冲整流可以减少谐波，但是满足不了对谐波的严格要求；输出变压器在升压的同时，对变频器产生dv/dt也同等放大，必须加装滤波器才能适用于普通电机，否则会产生电晕放电、绝缘损坏的情况。西门子公司早期生产这种结构的变频器，目前已停止生产，仅提供备件。

2电流源型高压变频器

输入侧采用可控硅进行整流，采用电感储能，逆变侧用SGCT作为开关元件，为传统的两电平结构。由于器件的耐压水平有限，必须采用多个器件串联。器件串联是一种非常复杂的工程应用技术，理论上说可靠性很低，但有的公司可以做到产品化的地步。由于输出侧只有两个电平，电机承受的dv/dt较大，必须采用输出滤波器。电网侧的多脉冲整流器为可选件，用户需要针对自己的工厂情况提出要求。这种变频器的主要优点是不需要外加电路就可以将负载的惯性能量回馈到电网。电流源型变频器的主要缺点是电网侧功率因数低，谐波大，而且随着工况的变化而变化，不好补偿。电流源型高压变频器代表厂商是AB公司。

3电压源型三电平变频器

变频器采用二极管整流，电容储能，IGBT或IGCT逆变。三电平的逆变形式，采用二极管箝位的方式，解决了两个器件串联的难题，技术上比两个器件简单直接串联容易，同时，增加了一个输出电平，使输出波形比两电平好。这种变频器的主要问题是：由于采用高压器件，输出侧的du/dt仍旧比较严重，需要采用输出滤波器。由于受到器件耐压水平的限制，最高电压只能做到4160V，要适应6kV和10kV电网的需要，更换电机是一种做法，但是造成故障时向电网旁路较麻烦。对于6kV电机有一种变通做法，就是将电机由星型接法改为角型接法，这样电机的电压就变为3kV；这种做法使电机的环流损耗上升，国内已经有烧毁电机的事例，有可能与此有关。三电平变频器一般采用12脉冲整流方式。电压源型三电平变频器代表厂商ABB、西门子公司等。

4功率模块串联多电平变频器

变频器采用低压变频器串联的方式实现高压输出，是电压源型变频器。它的输入侧采用移相降压型变压器，实现18脉冲以上的整流方式，满足国际上对电网谐波的最严格的要求。在带负载时，电网侧功率因数可达到95%以上。在输出侧采用多级PWM技术，dv/dt小，谐波少，满足普通异步电机的需要。

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