中压变频技术动态与市场展望

2）电流源型中—中变频器电流源型变频器的最大优点是电能可以回馈到电网，其结构决定由其构成的交流调速系统可实现四象限运行。由于输入侧采用桥式晶闸管整流电路，输入电流的谐波较高，功率因数低，且随着系统转速的下降而降低，另外，电流源型变频器还会产生较大的共模电压，若不采用隔离变压器，其共模电压会影响电动机的绝缘。装置的输出电流谐波也较高，会引起电动机的额外发热和转矩脉动，从而影响系统的动态指标。由于驱动功率、均压电路等固定损耗较大，系统效率会随着负载的降低而下降。采用GTO作为逆变部分功率器件，可以通过PWM开关模式来实现消除谐波电流，但系统受到GTO开关频率上限的限制，一般控制在几百Hz左右，若整流电路采用GTO作电流PWM控制，可以得到较低的输入电流谐波和较高的输出功率因数，但会使系统结构复杂和成本增加。

电流源型的发展稍晚于电压源型，在主电路方面电流源型与电压源型比较有三大差别。

①逆变器的直流侧采用大电感L作为滤波元件，即直流电路具有较大的阻抗，由于L的作用，三相整流桥交流侧的输入电流为120°方波电流，同样三相逆变桥交流侧输出电流为120°方波的电流。由于L的作用，能有效地抑制故障电流的上升率实现较理想的保护特性。 ②没有与逆变桥反向并联的反馈二极管桥，这里整流桥和逆变桥的电流方向始终不变，传动系统能量的再生可以通过整流桥和逆变桥的直流电压同时反向，将能量返送交流电网，因此可快速实现四象限运行，适用于频繁加减速和频繁启动的负载场合。

③逆变桥依靠逆变桥内的电容器和负载电感的谐振来换流，简化了主电路。

3?4功率单元串联及多电平方式

在中—中变频器的主电路结构中，若采用若干个低压PWM变频功率单元串联的方式实现直接高压，单元串联的数量决定输出电压的等级，不存在着器件的均压问题。逆变器部分采用多电平移相式PWM技术，同一相的功率单元输出相同的基波电压，但串联各单元的5对载波（每对含正反向信号）之间互相错开36°，实现多电平PWM，每个功率单元的IGBT开关频率为600Hz，若每相5个功率单元串联时，等效的输出相电压开关频率为6kHz，可以降低开关的损耗，提高变频器效率，此种结构的变频器可适用于任何普通的高压电动机，且不必降额使用。虽然采用这种主电路拓扑结构会使器件的数量增加，但由于驱动功率下降，开关频率较低且不必采用均压电路，使系统在效率方面仍有较大的优势，一般可达97％。由于采用模块化结构，所有功率单元可以互换，维修也比较方便。但由于采用二极管整流电路，所以能量不能回馈电网，不能实现四象限运行，其应用领域受到一定的限制。 3?5功率母线技术

在电力电子技术及应用装置向高频化发展的今天，系统中特别是连接线的寄生参数产生巨大的电应力，已成为威胁电力电子装置可靠性的重要因素。从直流储能电容至逆变器的器件之间的直流母线上的寄生电感在通常的硬开关逆变器中，由于瞬时切换时的过电压，会使器件过热，甚至有时使逆变器失控并超过器件的额定安全工作区而损坏，限制了开关工作频率的提高。功率母线按其结构可分为以下几种：

1）电缆绞线电缆绞线是最常用的传统功率母线，价廉、简易，但在IGBT逆变器中，由于电缆线的自感大，与园截面导线相比，扁平母线的自感只有园导线的1/3～1/2，而所占的体积只有它的1/10～1/2。

2）印刷电路板印刷电路板母线主要用于小电流逆变器，但当母线直流电流达到150A时，要求电路板的复铜层很厚，造价太高，另外用来连接多层导线板的穿孔不但占据较大的空间，而且会影响整机的可靠性。

3）裸铜板母线（平面并行母线）这是一种工业上广泛应用的IGBT模块馈电系统的传统母线形式，其缺点是在于并行母线的互感较大。

4）支架式母线如果将正直流母线铜板放置在负直流母线板的上方，中间用一层薄绝缘材料隔开的方法来制作母线，由于磁场的相互抵消，可以最大限

度地降低互感，但其工艺复杂，不宜规模化生产。

由于上述几种功率母线都存在着不同的缺点，因此制约大功率变频器体积的小型化的进程，为此开发研制出迭层功率母线。

5）迭层功率母线基于电磁场理论，把连线做成扁平截面，在同样截面下做得越薄越宽，它的寄生电感越小，相邻导线内流过相反的电流，其磁场抵消，也可使寄生电感减小，这就促使萌生迭层功率母线的思路。所谓迭层功率母线是以又薄又宽的铜排形式迭放在一起，各层之间用很薄的高绝缘强度的材料热压成一体，整个母线极之间的距离均匀一致，以减少互感，各层铜排都在所需要的端子位置处同其他层可靠绝缘地引出