1986年美国西屋公司提出由独立的低压功率单元输出串联形成高压逆变系统的技术方案,并申请了美国专利。该方案提出的级联型高压变频器的基本拓扑结构,解决了高压输出与功率器件耐压不足的矛盾,避免了器件直接串联引起的均压问题,奠定了级联型高压变频器的基础。1994年美国罗宾康公司提出了多重化移相变压器和多电平移相式PWM调制方案,生产出功率315~1000kW的无谐波高压变频器,实现了3.3kV、6kV的高压输出。该结构的变换器输入采用多重化移相变压器、输出采用多单元串联结构,即输入变压器采用曲折接法,变压器二次侧互差一定电角度,达到抑制输入电流谐波的目的,而输出则采用多电平移相式PWM,同一相不同串联单元的三角载波互差一定的相位,以达到增加输出电压台阶、提高等效开关频率、改善输出电压波形的目的。该结构的变频器输入端对电网谐波污染小,输入功率因数高,无需采用输入滤波器和功率因数补偿装置,输出端的波形好,不存在由谐波引起的电机附加发热和转矩脉动、噪声、输出du/dt、共模电压等问题,可用于普通异步电机。
为了满足谐波标准,目前,大功率传动设备中通常采用多脉波二极管整流器,这些整流器都由带多个二次绕组的移相变压器供电,每个二次绕组给一个6脉波二极管整流器供电,各二极管整流器的直流输出侧可联结一个电压源逆变器。多脉波二极管整流器主要优点是可降低电网侧电流的谐波。(www.xing528.com)
由此可见,在级联型多电平变换器中移相变压器是不可缺少的组成部分,它的作用是:①实现一、二次线电压的相位偏移以消除谐波;②变换得到需要的二次电压值;③实现整流器与电网间的电气隔离[143]。根据移相变压器绕组联结的不同,一次侧有星形()和三角形(△)两种接法,二次侧多为延边三角形联结,下面分别介绍。
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