逆变单元并联技术探究

图5-31 型式3的有源整流装置主从配置b

矢量控制模式，最多允许4个逆变装置并联驱动单个电动机。电动机可为电气隔离绕组或公共绕组。绕组的类型决定了并联的逆变单元输出端的解耦措施。

有两种可能的电动机类型：

1）电气隔离绕组的电动机；

2）单绕组（共用绕组）的电动机。

1.电气隔离绕组的电动机

约1～4MW（变频器并联连接的常见范围）的电动机通常具有多个绕组。如果这些绕组在电动机内不是互相连接，而是分别接至接线盒，则电动机绕组可分别供电。此时，每个电动机绕组分别由并联连接的S120逆变单元单独供电。其配置如图5-32所示。

由于绕组电气隔离，这种配置具有下列优点：

变频器的输出端无需解耦措施来限制并联的逆变器之间的环流（没有最小电缆长度限制，不需要输出电抗器）；两种调制方式（空间矢量调制和脉冲边缘调制）都可用。也就是说，当由基本整流装置或回馈整流装置供电时，最大输出电压几乎等于97%的三相输入电压。而由有源整流装置供电时，由于直流母线电压的增加，输出电压可高于三相输入电压。并联联接中每个逆变单元需降容5%。

图5-32 S120逆变单元并联驱动电气隔离绕组电动机

注意

电动机中隔离绕组的数量取决于电动机极数。

电动机极数与允许的隔离绕组数量关系见表5-18。

表5-18 电动机极数与允许的隔离绕组数量关系

有时无法在并联逆变器和电动机绕组之间实现最佳配置。例如，某一应用中从成本和容量方面考虑，3个1200kW逆变模块并联可能是最佳方案，而电动机却只能设计为2个或4个绕组系统。在这种情况下，可能需要选择4个900kW的小功率逆变模块并联此电动机，或将电动机的3个绕组连接成普通绕组。如果选择后面的方法，需要遵守后续章节“SI-NAMICS S120变频器并联时允许和不允许的绕组类型”中的描述。需要注意的是必须采取解耦措施（如最小电缆长度或输出电抗器及滤波器）。

通常，为了充分利用上述优点，需要评估使用隔离绕组电动机和逆变单元并联连接的可能性。如果这种方案切实可行，就要尽可能采用。

2.单绕组电动机(www.xing528.com)

许多应用中不可能使用隔离绕组电动机。例如，因电动机极数原因无法提供要求的隔离绕组数量、或非西门子电动机、或已安装有单绕组的电动机。在此情况下，并联逆变器的输出端在电动机接线盒中通过电动机电缆相互连接。其配置如图5-33所示。

由于绕组电气耦合，所以这种配置存在下列缺点：

为了限制并联逆变单元之间可能的环流，必须在变频器输出端采取解耦措施，通过限制逆变单元和电动机之间电缆的最小长度，或在各逆变器输出端安装输出电抗器或滤波器（有关最小电缆长度的详细信息，请参考《SINAMICS低压工程师手册》中《SINAMICS S120标准柜机系统》章节。用于增加输出功率的逆变器的并联联接）。

空间矢量调制和脉冲边缘调制都可以使用，当由基本整流柜或整流回馈柜供电时，最大输出电压限值约为97%的三相输入电压。由有源整流单元供电时，由于直流母线电压可增加，输出电压可高于三相输入电压。

说明：

对于之前使用CIB的逆变单元，固件版本小于V4.3，空间矢量调制是唯一允许的调制方式，不能使用脉冲边缘调制。绕组系统之间的电气耦合意味着空间矢量调制模式和脉冲边缘调制模式之间的转换不可控，且模式转换造成的过电流停机也是不可避免的。由于不能用脉冲边缘调制模式，当由基本整流柜或整流回馈柜供电时，最大输出电压限值约为92%的三相输入电压。由有源整流单元供电时，由于直流母线电压可增加，即使不能用脉冲边缘调制模式，输出电压仍可高于三相输入电压。

图5-33 S120逆变单元并联驱动单绕组电动机

3.SINAMICS S120变频器并联时允许和不允许的绕组类型

前面的部分介绍了电气隔离绕组电动机和普通绕组电动机，根据SINAMICS S120变频器并联运行时的“电气隔离绕组”或“单绕组”所需特性，可分为允许和不允许的绕组类型，如图5-34所示。

允许的绕组类型：

1）电气隔离绕组电动机，这类电动机中，各绕组间没有电气耦合且相互之间无相位差。

2）单绕组电动机，这类电动机中，电动机内部的所有绕组在绕组端部或接线盒中互连，从外部看就像是电动机仅包含一个绕组。

不允许的绕组类型：

1）电气隔离绕组电动机，绕组间有相位差。

2）输入侧为独立绕组，但内部有公共连接点。

图5-34 并联时允许和不允许的绕组类型