中高压变频器的分类和比较

且大大减小了变频器的体积和重量。采用抗共模电压技术以取消输入变压器，采用了输出滤波器和优化的PWM波形，大大降低了谐波含量，可使总谐波含量（THD）降低到2％以下。采用二电平逆变，使电路结构和控制简单，缩小了体积，降低了成本。

直接串联高压变频器主电路结构如图10所示。可四象限运行的主电路结构如图11所示。

图10 IGBT直接串联高压变频器主电路结构

图11 可四象限运行的IGBT直接串联高压变频器主电路结构

其优点是结构简单，二电平逆变器技术成熟；效率高，可达98％；动态性能好，过载能力强；可实现四象限运行；对电机绝缘无影响，电缆长度无限制；体积小、重量轻、成本低。

其缺点是无输入变压器，6脉冲整流网侧谐波大，需采用进线电抗器；二电平逆变du/dt大，且输出谐波大，需采用优化的PWM技术及输出滤波器加以解决。

适用于轧机、起重机械、电力机车牵引、船舶主传动、风机、水泵和压缩机等。

6 三电平电压源型变频器

采用高压HV－IGBT或IGCT的三电平电压源型变频器，功率范围可达9100kVA，电压范围可达6600V，输出频率可达150Hz。

HV-IGBT三电平电压源型变频器主电路结构如图12所示。IGCT三电平电压源型变频器主电路结构如图13所示。三电平电压源型变频器的电压电流波形如图14所示。

图12 HV－IGBT三电平电压源型变频器主电路结构

图13 IGCT三电平电压源型变频器主电路结构

（a） 无输出滤波器

（b） 有输出滤波器

图14 三电平电压源型变频器的电压电流波形

其优点是效率高，输出频率高；动态性能好，过载能力强；转矩脉动小，电机噪声小；网侧配置多样化，可实现12、18或24脉冲整流，以减少网侧谐波；直流进线可配制动电阻；对电机绝缘无影响，输出电缆长度无限制；与基波一致的功率因数；高可靠的无熔断器设计。

其缺点是不可控二级管整流器，单象限运行，要四象限运行需采取额外的措施；如果采用GTO或IGCT器件，需要复杂的缓冲电路；直流环节需扼流围，并需要输出滤波器；GTO或IGCT需要复杂的门极触发电路。

适用于风机水泵、传送带驱动、矿石粉碎机、轧机、挤压机、窑传动等。

7 采用低压LV－IGBT的单元串联多电平电压源型变频器

其功率范围可达3～220MW，电压范围可达10kV。单元串联多电平电压源型变频器主电路结构如图15所示。变频器元器件数量见表1所列。

图15 单元串联多电平电压源型变频器电路结构

表1 变频器元器件数量 只

其优点是极低的输出谐波含量，在无输出滤波器的情况下，可使THD0.3％，堪称“完善无谐波”变频器；极低的转矩纹波和电机噪声；功率因数可达0.95；对电机绝缘无损害，电缆长度无限制；便于冗余设计。

其缺点是只能单象限运行；不能进行旁路切换；不能实现无熔断器设计；体积大，笨重；元器件非常多，因而可靠性差；电容器多，易发生漏电问题；功率节点多，增加连接难题；多电平结构的变压器必须和变频器集成在一起，使电气室的空间和散热成为问题；考虑空间要求时，大容量装置只能采用水冷方式。

适用于风机水泵。

8 各种类型变频器的比较

各种类型变频器的比较见表2所列。

表2 高压变频传动系统选型表