高压变频器在济钢大功率风机、泵中的应用研究-第3页-北极星仪器仪表网

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可根据负载的需要设计变频器的输出电压，是解决6kV、10kV电机调速的较好办法。功率电路采用标准模块化设计，更换简单，所用器件在国内采购也比较容易。这种变频器采用低压IGBT作为逆变元件，与采用高压IGBT的三电平变频器相比，功率元件数目较多，但技术上较成熟。与采用高压IGCT的三电平变频器相比，功率元件数目较多，但总元件数目却较少，因为IGCT需要非常复杂的辅助关断电路。由于整流变压器与功率模块的连线较多，因此变压器不能与变频器分开放置，在空间有限的场合不是很灵活。功率模块串联多电平变频器代表厂商西门子罗宾康公司、利德华福公司等。

5高压变频器应用综述

电流源型变频器技术成熟，且可四象限运行，但由于在高压时器件串联的均压问题，输入谐波对电网的影响和输出谐波对电机的影响等问题，使其应用受到限制。而且变频器的性能与电机的参数有关，通用性差，电流的谐波成分大，污染和损耗较大，且共模电压高，对电机的绝缘有影响。AB公司PowerFlex7000系列采用耐压值为6.5kV的SGCT管，最高电压也仅做到6.6kV。

电压源型变频器由于采用高压器件，输出侧的dv/dt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。

单元串联多电平PWM电压源型变频器具有对电网谐波污染小、输入功率因数高、不必采用输入谐波滤波器和功率因数补偿装置。输出波形好，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dv/dt、共模电压等问题，可以使用普通的异步电动机。单元串联多电平变频器的输出电压可以达到10kV，甚至更高。

比较以上三种类型高压变频器，由于单元串联式多电平变频器的输入、输出波形好，对电网的谐波污染小，输出适用普通电动机，近几年来发展迅速，逐渐成为高压变频调速的主流方案。我国高压电动机多为6kV和10kV等级，目前三电平变频器受到器件耐压的限制，尚难以实现这个等级的直接高压输出，而单元串联式多电平变频器的输出电压能够达到10kV甚至更高，所以在我国得到广泛应用，尤其在风机水泵等节能领域，几乎形成垄断的态势。在济钢所使用的高压电机均为电压等级为10kV和6kV的普通笼型异步电动机，单元串联多电平电压源型变频器是最合适的选择。

单元串联多电平变频器原理、技术优点及厂家技术特点

1单元串联多电平变频器原理

（1）单元串联多电平变频器采用若干个独立的低压功率单元串联的方式来实现高压输出

（2）电网电压经二次侧多重化的隔离变压器降压后给功率单元供电，功率单元为三相输入，单相输出的交—直—交PWM电压源型逆变器。

原理综述，将相邻功率单元的输出端串接起来，形成Y联结结构，实现变压变频的高压直接输出，供给高压电动机。每个功率单元分别由输入变压器的一组二次绕组供电，功率单元之间及变压器二次绕组之间相互绝缘。对于额定输出电压为6kV的变频器，每相由5个额定电压为690V的功率单元串联而成，输出相电压最高可达3450V，线电压可达6kV左右。

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