所研制的6kV高压变频器装置采用级联型多电平变换器拓扑结构，其主电路如图8-1所示。由图8-1可知，每相由6个功率单元串联，三相共18个功率单元，形成Y联结结构。共有13种电平：0、±1、±2、±3、±4、±5、±6，对应的线电压则有25种电平，输出电压波形非常接近正弦波。每个功率单元的额定电压为580V，相邻功率单元的输出串联起来，使变频器的额定相电压为3480V，线电压为6000V。每个功率单元承受全部的输出电流，但只提供1/6的相电压和1/18的输出功率。图8-1所示主电路，主要包括移相变压器与功率单元，下面分别加以介绍。
图8-16 单元串联13电平电压型高压变频器主电路结构示意图
1.移相变压器
为了降低输入谐波电流，移相变压器实行多重化设计，18套二次绕组，采用延边三角形联结，分为6个不同的相位组，互差10°电角度，形成36脉波的六重化二极管整流电路结构。
移相变压器二次侧输出的580V三相交流电经功率单元的三相二极管整流桥整流后，由滤波电容形成平直的直流电，再经由4个IGBT构成的H型单相逆变桥，在其输出端形成电压在580V以下可变、基频在50Hz/60Hz（此频率可根据电机的额定频率调整）以下可调的SPWM波。(www.xing528.com)
2.功率单元
在图8-1所示主电路中，采用的功率单元电路结构如图8-2所示，实为三相输入单相输出的交-直-交PWM电压型变换器。
如图8-2所示，功率单元控制电路又包括电压检测、缺相检测、PWM信号译码及状态编码电路和IGBT驱动电路、开关电源等几部分。其中，电压检测电路检测直流母线电压，并形成过电压、欠电压信号；缺相检测电路检测缺相故障；IGBT驱动电路通过Scale智能驱动模块，接收PWM信号译码及状态编码电路传输来的驱动信号去驱动IGBT，并反馈故障信号；PWM信号译码及状态编码电路通过3根光纤和PWM生成电路进行通信，接收来自电压检测、缺相检测及IGBT驱动电路的状态信号，通过分析光纤的输入和输出信息检测通信故障，综合成帧溢出、通信、A桥臂故障、B桥臂故障、过电压、欠电压、缺相、过热等8种状态信息；开关电源为各控制电路提供电源。3根光纤中，2根输入为PWM生成电路传输送来的A、B两个桥臂的驱动信息，解码后形成驱动信号输送给驱动电路；另一根输出为PWM信号译码及状态编码电路综合的8种状态信息，编码后输送PWM生成电路。
图8-2 功率单元电路结构示意图
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