功率单元串联高压变频器的主电路特点

    (1)功率单元串联级数

    变频器功率单元的串联级数可根据技术水平和工程需要确定。当每相由3个额定电压为480V的功率单元串联时，变频器输出额定电压为2300V；当每相由4个额定电压为480V的功率单元串联时，变频器输出额定电压为3300V；当每相由5个额定电压为480V的功率单元串联时，变频器输出额定电压为4160V；当每相由5个额定电压为1275V的功率单元串联时，变频器输出额定电压为10kV左右。所以，单元的电压等级和串联数量决定变频器输出电压，单元的额定电流决定变频器输出电流。

    由于变频器采用功率单元串联而不是采用器件串联的方式来实现高压输出，所以不存在器件串联引起的均压问题。由于串联功率单元较多，对单元本身的可靠性要求很高。这种变频器的一个发展方向是采用额定电压较高的功率单元，比如额定电压为1375V的单元，单元内可采用3300V的IGBT，以达到在满足输入、输出波形质量要求的前提下，尽量减少每相串联单元的个数，降低成本，提高可靠性。

   (2)采用移相变压器

    输入变压器为多绕组移相变压器，共有15个二次绕组，采用延边三角形联结。每3个绕组为一组，每组之间互差12。电角度（移相变压器名称的由来），形成30脉波的二极管整流电路结构，其目的是使输入电流波形接近正弦波，减小变频器对电网的污染。该输入电路总的谐波电流失真可低于1%，大大降低了变频器对电网谐波的影响。

   (3)输入输出谐波小

    在变压器二次绕组分配时，组成同一相位组的每3个二次绕组，分别给分属于电动机三相的功率单元供电（如A1、B1、C1组），这样，即使在电动机电流出现不平衡的情况下，也能保证各相位组的电流基本相同，达到理想的谐波抵消效果。这种变频器不加任何谐波滤波器就可以满足供电部门对电压和电流谐波失真的要求。由于采用二极管整流的电压型结构，电动机所需的无功功率可由滤波电容提供，所以输入功率因数较高，基本可保持在0. 95以上，不必采用功率因数补偿装置。

    逆变器输出采用多电平移相式PWM技术，同一相的功率单元输出相同幅值和相位的基波电压，但串联各功率单元的载波之间互相错开一定角度，实现多电平PWM，输出电压非常接近正弦波（输出PWM波如图2-22所示）。

    图2-22    输出PWM波形

    该变频器由于输入输出波形好，被人们称为“完美无谐波变频器”，有的资料中也称为绿色变频器。

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