直接串联IGCT变频器

    1994年春，德国的3相50Hz电网和单相162/3Hz铁路网间的电力变换使用100MVA背靠背变频器(见图10-58)。IGCT串联简单又可靠，其技术构想很快为人们所接受。1996年7月完成了试运，1996年9月整套装置正式投入运行。

    以VSC（电压型变频器）为基础的铁路变频器技术雏形已经在瑞士联邦铁路( SBB)的两台20MVA的变频器上连续运行。在拖动的装置以普通串联GTO技术为基础。

    为用于100MVA的变流器，进行了下述技术革新：

   (1)具有低感外壳的第一代IGCT。

   (2)6只IGCT的串联。

   (3)低电感大功率IGCT逆变器。

   (4)无快速熔断器大功率IGCT逆变器。

    用于100MVA变频器的大功率逆变器模块，包含多种技术革新(IGCT、串联、新式低感逆变器设计)。因此，在开发初期，就应用了新型的电力电子验证方法。

    为满足用户需要，以VSC为基础的变频器采用如下技术方案：

   (1)3相50Hz侧的变频器以普通的反关联12脉冲品闸管桥为基础。

   (2)采用谐波滤波器，将50Hz电网的干扰减至规定的水平。

    图10-58    采用串联IGCT的100MVA变频器

   (3)晶闸管变流器直接馈入10kV直流中间电路。其中，为消除由单相16⅔Hz电网产生的功率波动，加装了33⅓Hz的滤波器。

   (4)路网侧的IGCT逆变器由288只IGCT构成。按N=4+2方式排列成24个无快熔模块。双相桥模块接至绕组的变压器线圈。路网侧变压器的12组线圈构成一个25级的逆变器。这种多级原理使路网侧的IGCT逆变器能不需要滤波器运行(见图10-59)。

    图10-59    16⅔Hz路网侧逆变器的电压与电流百分比（已由短路阻抗平波）

   (5)总共24只IGCT的组成四组直流电压斩波器。

    应用IGCT技术的第一台100MVA装置于1996年中期投入商业营运。迄今，运行情况良好。该装置共有300多只IGCT，其中只有1只因发光二极管的接触问题而损坏。IGCT技术的预期高可靠性指标从此得到了证实(每IGCT位置500FIT)。

    由于串联有冗余的IGCT器件减少了电压应力，由此形成了装置的高可靠性。将来，无吸收运行还能进一步减少部件数量从而进一步提高可靠性。

    单只IGCT的高可靠性是重要的技术基础，IGCT具有的这种高可靠性，以及将关断器件串联来实现变频器的冗余设计，二者结合是未来电力变频器的支柱技术，对新型FACTS（柔性变流输电系统）和民用电力市场来说尤为如此。

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