高效高性能变频器的应用

随着逆变器件耐压等级和功率等级的提高，采用适当的技术措施进行串、并联或者多重化，使变频器能够达到需要的电压等级和容量等级，就能够使高压变频器的基本结构原理与低压变频器一样，不再需要两次改变电压，可以从电网直接接入变频器来驱动高压电动机，这样的方式就称为高-高式高压变频器，亦称直接式高压变频器。

高-高式高压变频器的核心问题是如何提高整流及逆变部分的耐压能力，使用高耐压大容量器件和逆变器件的串联是提高耐压能力的两个思路。直接使用高耐压大容量器件是最简单的思路。普通晶闸管已经能够达到10kV/10kA的耐压和容量水平，用于部分高压变频器已经足够。这种变频器通常做成电流型脉冲幅度调制（Pulse Amplitude Modulation，PAM）方式，并常常采用多重化技术，与低压电流型PAM变频器在原理上没有本质差别。采用串联方式提高耐压水平，需要考虑均压问题。采用门极可关断晶闸管GTO，通过器件筛选配对，可以串联提高耐压水平。整流部分一般不采用器件直接串联，而是单元串联方式，即每个整流桥由整流变压器的一个二次绕组独立供电，在直流端进行串联，这样每个整流器件的耐压要求由变压器二次电压决定，不存在均压问题。将IGCT用于功率单元串联式变频器，在同样的电压等级和容量等级时可以减少串联级数，降低器件数量和结构复杂程度。

除耐压和容量问题外，可靠性方面的要求也是高压变频器的一个重要方面，因为高压变频器驱动的高压电动机拖动的负载常常是关键性的工业设备。较大的耐压裕量、电流裕量和功率余量，以及良好的冷却措施是提高可靠性的重要因素。高压变频器在功率很大时，常常采用强制水冷方式，这是低压变频器很少采用的。(www.xing528.com)

总之，在选择高-低-高方式或高-高方式的高压变频器时应考虑到电动机容量、空间场所、环境要求及成本高低等方面要求。一般情况下，电动机容量在800kW以下，空间场所不受限制时，可以采用高-低-高式变频器，这种系统价格便宜、技术成熟、可靠性高，但需多加变压器，所以系统效率稍低，占地面积相对较大。对于6 kW/2000kW以上的高压电动机调速，应采用高-高方式高压变频器，目前主要有电流源型高压变频器、三电平电压源型PWM变频器和单元串联多电平电压源型变频器等，以后几节将对这几种结构的高压变频器进行介绍。