电源第4讲变频器市场

71 国内外高压变频企业在技术上分几类，分别有什么特点?

答：1)电流源型，如图20 所示。电流源型逆变部分采用SGCT直接串联解决耐压问题，直流部分用电抗器储存能量，目前的技术水平可以做到输出电压为7.2 kV，可以适应国内大部分电压为6 kV 这一现状，但无法用在10 kV 电压。电流源型变频器输入侧的功率因数比较低，电抗器的发热量较大，效率比电压源型变频器低，由于采用电流控制，输出滤波器的设计比较麻烦，而两电平变频 器的共模电压和谐波、dv/dt 问题较突出，所以对电机的要求较高。虽然电流源型变频器有可回馈能量的优点，但是需要回馈能量的负载毕竟不是很多，尤其是通用型变频器。所以电流源型变频 器的市场竞争能力已经逐渐变弱。

2)功率单元串联多电平型，如图21 所示。此变频器采用多个低压的功率单元串联实现高压输出，输入侧的降压变压器采用移相方式，可有效消除对电网的谐波污染，输出侧采用多电平正弦波PWM 技术，可适用于任何电压的普通电机，另外，在某个功率单元出现故障时，可自动退出系统，而其余的功率单元可继续保持电机的运行，减少停机所造成的损失。系 统采用模块化设计，可迅速替换故障模块。由此可见，单元串联多电平型变频器的市场竞争力是很明显的。

3)三电平型，如图22 所示。三电平型变频器采用二极管钳位和电容飞渡分压电路，解决了两只功率器件的串联的问题，并使相电压输出具有三个电平。三电平逆变器的主回路结构环节 少，虽然为电压源型结构，但易于实现能量回馈。三电平变频器在国内市场遇到的最大难题是电压问题，其最大输出电压达不到6 kV，所以往往需要用变通的方法，要么改变电动机的绕组接法(星/三角改接)，要么在输出侧加升压变压器。这一弱点限制了它的应用范围。

目前，虽然有人提出了其他不同的高压变频器解决方案，但大部分不具有明显的可行性，或者说不具有将上述三种主流变频器结构取而代之的潜力。随着高压 变频器成本的进一步降低，在中等功率市场，高低型变频器将会退出竞争，而只关注于较小功率的场合。对于单元串联多电平型变频器，主要缺点是变流环节复杂， 功率元器件数目多，体积略大一些，但是，在其他的方式不能解决国内应用的需要，高压器件应用的可靠性还不是太高的情况下，其竞争优势在最近的一段时期内， 可能还是无法代替的。三电平型变频器由于输出电压不高的问题，主要的应用范围应该是在一些特种领域，如轧钢机、轮船驱动、机车牵引、提升机等，这些领域的 电机都是特殊制定的，电压可以不是标准电压。在一定的功率水平下，三电平型变频器取代传统的交交变频器是技术发展的趋势。三电平变频器的更大发展有待于更 高耐压的功率器件的出现和现有产品可靠性的进一步提高。在超大功率场合，即大约8 000 kW 以上的功率，用晶闸管构成的LCI(负载换流变流器)电流源型变频器仍旧是主角。由于以上所述的技术特征，通用型高压变频器目前是单元串联多电平型变频器 占多数，约占七成以上，目前国内基本上都采用这种电路结构。

72 国内与国外企业生产的变频器在技术上有什么差异?

答：国内变频技术的理论不比国外差多少，但在变频器的开发和生产上，由于中国的工业基础较薄弱，制造技术不及发达国家，功率开关器件的质量难以与发达国家抗衡，目前完全国产化的变频器还没有。在变频器领域，国内企业还很年轻，要走的路还很长。

1) 与国外大公司相比，国产企业进入电气传动领域时间太短，无拳头产品，无成套电气设备。像ABB 的ACS-600/1000 系列，采用DTC 技术，独树一帜;法国Schneider 的TE 系列是世界领先的电气产品，用户在享受高质量TE 系列产品的同时，很可能会顺便接受Schneider变频器;Siemens更是欧洲老牌劲旅，涉足广泛，在电力、电气传动、金融设备、家电行业都是名 牌。这三个公司都基本能提供工厂的全套电气设备。国外现阶段发展情况主要表现如下：

(1)技术开发起步早，并具有相当大的产业化规模。

(2)能够提供特大功率的变频器，目前已超过10 000 kW。

(3)变频调速产品的技术标准比较完备。

(4)与变频器配套的产业及行业初具规模。

(5)能够生产变频器中的功率器件，如IGBT、IGCT、SGCT等。

(6)高压变频器在各个行业中被广泛应用，并取得了显著的经济效益。

(7)产品国际化，当地化加剧。

(8)新技术，新工艺层出不穷，并被大量的、快速的应用于产品中。

(9)目前，没有10 kV产品。

2)国内仅有少部分的中、高压电机进行了变频调速改造，且普遍采用V/f 控制方式。所以，高压变频器的品种和性能还处于发展阶段，每年市