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谈谈单元串联多电平型高压变频器

时间:2013-09-04 21:23 点击:
单元串联多电平型高压变频器采用若干个低压PWM变频功率单元串联的方式实现直接高压输出。
        单元串联多电平型高压变频器采用若干个低压PWM变频功率单元串联的方式实现直接高压输出。变频器由多个功率单元串联而成,各个功率单元由输人隔离变压器的二次隔离线圈分别供电。6kV电网电压经过副边多重化的隔离变压器降压后给功率单元供电,功率单元为三相输人、单相输出的交一直一交PWM电压源型逆变器结构,实现变压变频的高压直接输出,供给高压电动机。以6kV输出电压等级为例,每相由6个额定电压为630V的功率单元串联而成,输出相电压达3780V,线电压达6.6kV,每个功率单元分别由输人变压器的一组副边供电,功率单元之间及变压器二次绕组之间相互绝缘。二次绕组采用延
        边三角形接法,实现多重化,以达到降低输人谐波电流的目的。对于6kV电压等级变频而言,就是36脉冲的整流电路结构,输人电流波形接近正弦波。由于输人电流谐波失真很低,变频器输人的综合功率因数可达到0.95以上。
逆变器输出采用多电平移相式PWM技术,6kV相电压输出13电平,线电压输出25电平。输出线电压非常接近正弦波,du/dt很小。电平数的增加有利于改善输出波形,由谐波引起的电机发热,噪声和转矩脉动都大大降低,所以这种变频器对电机没有特殊要求,可直接用于普通异步电机,不需要输出滤波器,对输出电缆长度无特殊要求。
        采用移相PWM控制,也使A加后输出电压的等效开关频率增加。例如,当每个单元的PWM载波频率为600H,时,6单元串联后输出电压等效开关频率便为6.6kHz。一方面,开关频率的提高更有助于降低电流谐波,另一方面,由于单元内PWM载波频率较低,不仅可减少开关损耗,还可使逆变器死区时间引起的误差所占比例减少。
        与采用高压器件直接串联的变频器相比,由于不是采用传统的器件串联的方式来实现高压输出,而是采用整个功率单元串联,器件承受的最高电压为单元内直流母线的电压,可直接使用低压功率器件,器件不必串联,不存在器件串联引起的均压问题。功率单元中采用的低压IGBT功率模块,驱动电路简单,技术成熟可靠。功率单元采用模块化结构,同一变频器内的所有功率单元可以制造为同一规格,便于互换,维修也非常方便。
        单元串联多电平型高压变频器方案相当于用低压单相变频器叠加得到高压输出,理论上只要每相加足够的功率单元数景,就可以得到所需要的任何高电压,但实际装置制造中,由于线路比较复杂,功率器件数量多,过多的单元叠加使装置可靠性控制变得较为困难,一般输出电压最高为6~10kV,且必须考虑冗余设计。该类产品以美国罗宾康公司生产的完美无谐波系列高压变频器为代表,大部分国产高压变频器也属于这种形式。
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