关于中、高压变频器的一些知识

大，电流不易突变；交流输出为方波电流，电压由输出电流及负载决定。

电压型变频器直流电路由于存在有极性的大电容，不允许直流电压反向，整流器因其单向导电性，电流也不能反向，无法通过它回馈能量，电动机如欲再生制动，必须另外反并联一套相控整流器，如图2(a）和图2(b）所示，所以适用于风机、水泵等不可逆传动。电流型变频器直流电路接的是大电感，虽电流方向不变，但允许电压反向，可以通过触发控制角α和β改变逆变器和可控整流器的电压极性来回馈能量，电动机能方便地实现再生制动，如图2（c)和图2(d)所示，所以适用于频繁起制动和可逆运行的场合。也正因为两者电压、电流方向的特点，电压型逆变器必须有续流二极管，将负载电动机的能量通过它回馈，而电流型逆变器则不需要续流二极管。

此外，电压型逆变器的输出动态阻抗小；对电力电子器件的耐压要求较低，但当负载出现短路或在变频器运行状态下投入负载，都易出现过电流，必须在极短的时间内施加保护措施。电流型逆变器的情况则相反，输出动态阻抗大；对器件的耐压要求较高，但因有大电感，可限制短路电流，易采取过流保护措施。不过，电流型变频器由于电源侧采用三相桥式晶闸管可

关于中、高压变频器的一些知识

图2电压型和电流型逆变器的电动和再生制动

(a)电压型电动(b)电压型再生制动

(c)电流型电动(d)电流型再生制动

(a)单相SPWM

(b)三相SPWM

图3SPWM波形

控整流电路，输入功率因数低，且随转速降低而降低；输入电流谐波大；还会产生较大的共模电压，施加到电动机定子绕组中心点和地之间，影响电动机绝缘。另外，对电网电压波动也较为敏感。

22减少谐波的方法

在交直交变频器的结构中，由于逆变器输出的是方波交流，其中必然包含各次谐波，见图1(c)和图1(d)。

谐波的存在，会产生转矩脉动，使电机运转不平稳；噪音加大；对电机绝缘有附加dv/dt、di/dt应力，影响寿命；谐波电流使电机发热，损耗增加，对一般电机不得不“降频”使用”；对输出电缆长度也有限制。如果安装谐波滤波器来抑制谐波对电网的影响，除增加设备外，还因滤波器的制造与电网参数有关，一旦参数有变，又得重新调谐，相当麻烦。为此，在中、高压变频器中不仅像和低压变频器一样，全采用脉宽调制（PWM）外，还普遍采用多重化联接，即将相同的几个逆变器输出矩形交流的相位错开，然后迭加成梯形波。例如，图3(a)和图3(b)为正弦脉宽调制（SPWM）的单相和三相波形。分别为单极式和双极式SPWM，图3(b)中的a）为三相调制波和三角波b)、c)、d)分别为A、B、C相电压，e)为线电压。图4(a)和图4(b)则示出一种二重化的电路和输出电压波形。它已不含11次以下的谐波。

23中、高压逆变器结构

除减小谐波外，为了承受高电压，在中、高压变频器中逆变器的主电路目前采用如下一些结构。 231桥臂器件直接串联

这种变频器的主电路如图5所示。这是电流型变频器（为了对接地短路也实现保护，把滤波电感分为两半），虚线框内为逆变器部分，功率开关器件采用GTO。这种电路简单、可靠，所用功率器件较少，但因各器件的动态电阻和极电容不同，存在稳态和动态均压问题，采取与器件并联R和RC的均压措施（图5中只示意一个器件的均压电路），会使电路复杂，损耗增加；同时，器件串联对驱动电路的要求也大大提高，要尽量做到串联器件同时导通和关断，否则，由于各器件通、断时间不一，承受电压不均，会导致器件损坏，甚至整个装置崩溃。GTO器件需加缓冲电路（图中示出一种典型的RCD电路）。

232三电平逆变器

三电平逆变器主电路如图6(a)所示。直流环节由电容C1、C2分成两个电压，属电压型逆变器。每相桥臂有四个功率开关器件（可采用GTO、IGBT或IGCT），每个均并有续流二极管。以A相为例，其中1、4为主管，2、3为辅管。辅管与二极管5、6一道钳制输出端电位等于中点0点电位（所以也称中心点钳位逆变器），通过控制功率器件1～4的开通、关断，在桥臂输出点可获得三种不同电平。例如，在2导通情况下，由1、3的交替通、断，A相电压可获得＋、0两种电平（或者说，2、4保持通、断不变，1、3由通、断→断、通时，A端电位由＋→0）；在3导通情况下，由2、4的交替通、断，A相可获得0、－两种电平（或者说，1、3保

(a)电路图

(b)输出电压波形图

图4逆变器电压叠加

图5逆变器桥臂器件直接串联的变频器主电路

(a)主电路

(b)系统框图

图6三电平逆变器的变频器主电路和系统框图

(a)三相相电压与线电压波形

(b)线电压波形（放大）

图7三电平PWM逆变器输出电压波形

持断、通不变，2