完美无谐波高压IGBT变频器

路

图7功率单元模块电路示意图

用此式算出基波与各次谐波的幅值为：

Im1=5.274Id；Im5=0.220Id；Im7=0.118IdIm11=0.055Id；Im13=0.0433Id；Im17=0.033IdIm19=0.0317Id；Im23=0.0358Id；Im25=0.0026Id输入电流ia的付里叶级数式为：

ia=(＋)(sinωt＋0.0417sin5ωt

＋0.0223sin7ωt＋0.0104sin11ωt＋0.0082sin13ωt

＋0.0063sin17ωt＋0.006sin19ωt＋0.0067sin23ωt

＋0.00048sin25ωt＋…）（18）

由此式可知25次以下的谐波大大减小了。

4功率单元模块化

为了便于生产和维修，完美无谐波高压变频器采用了功率单元模块化方式，功率单元模块的电路如图7所示。它是由熔断器、三相桥式整流器、直流滤波电容及IGBT单相全桥逆变器组成的电压型功率单元。单元中的直流滤波电容要足够大，以使变频器可以承受30％的电源电压下降和5个周波的电源电压失电。

用33kVIGBT开关器件组成的功率单元，可以输出4160V中压的、两个功率单元串联的SPWM电压源变频器如图8所示。由于串联的功率单元个数少，为了获得优良性能，在变频器的输出端可以附加输出交流滤波器。输入整流电源采用的是18相三重叠加整流器。

采用五个电压为690V的IGBT功率单元串联，输出电压为6000V的电压源变频器电路如图9所示。由于采用的是具有独立直流电源的功率单元模块的串联，所以不存在均压问题。功率单元中IGBT的开关频率为600Hz，每相有五个功率单元串联，所以输出相电压的等效开关频率为6000Hz。输入整流电路采用的是6000V的电压源变频器30相五重叠加整流电路，输入电流失真为08％，输入电压失真为12％，输入输出电压和电流的波形非常接近于正弦。

图8两个功率单元串联的SPWM电压源变频器（输出电压4160V）

图9五个功率单元串联的输出电压为

5结语

这种完美无谐波高压IGBT变频器，解决了高压变频器存在的开关器件串联均压、谐波和效率三大难题。采用具有独立直流电源单相桥式SPWM逆变器的直接串联叠加技术，减小了输出电压的低次谐波，方便了输出电压的调节，消除了开关器件串联的稳态和动态均压问题，减少了单个开关器件的开关频率，提高了逆变效率；采用多相多重叠加整流技术，减小了输入电流谐波，减少了对市电电网的污染，提高了输入功率因数；采用功率单元模块化技术方便了安装与维修，提高了变频器的可靠性。