電機是工(gōng)業(yè)生産中主要的(de)耗電設備，高(gāo)壓大(dà)功率電動機的(de)應用(yòng)更爲突出，而這些設備大(dà)部分(fēn)都(dōu)存在很大(dà)的(de)節能(néng)潛力。所以大(dà)力發展高(gāo)壓大(dà)功率變頻調速技術(shù)具有(yǒu)時代的(de)必要性和(hé)迫切性。

　　目前，随著(zhe)現代電力電子技術(shù)和(hé)微電子技術(shù)的(de)迅猛發展，高(gāo)壓大(dà) 功率變頻調速裝置不斷地(dì)成熟起來，原來一直難于解決的(de)高(gāo)壓問題，近年來通過器(qì)件(jiàn)串聯或單元串聯得到(dào)了很好的(de)解決。其應用(yòng)領域和(hé)範圍也(yě)越來越爲廣範，這爲工(gōng)礦企業(yè)高(gāo)效、合理(lǐ)地(dì)利用(yòng)能(néng)源(尤其是電能(néng))提供了技術(shù)先決條件(jiàn)。

　　2.幾種常用(yòng)高(gāo)壓變頻器(qì)的(de)主電路(lù)分(fēn)析

　　(1)單元串聯多重化電壓源型高(gāo)壓變頻器(qì)

　　單元串聯多重化電壓源型高(gāo)壓變頻器(qì)利用(yòng)低壓單相(xiàng)變頻器(qì)串聯，彌補功率器(qì)件(jiàn)IGBT的(de)耐壓能(néng)力的(de)不足。所謂多重化，就是每相(xiàng)由幾個(gè)低壓功率單元串聯組成，各功率單元由一個(gè)多繞組的(de)移相(xiàng)隔離(lí)變壓器(qì)供電，用(yòng)高(gāo)速微處理(lǐ)器(qì)實現控制(zhì)和(hé)以光(guāng)導纖維隔離(lí)驅動。但(dàn)其存在以下缺點：

　　a)使用(yòng)的(de)功率單元及功率器(qì)件(jiàn)數量太多，6kV系統要使用(yòng)150隻功率器(qì)件(jiàn)(90隻二極管，60隻IGBT)，裝 置的(de)體積太大(dà)，重量大(dà)，安裝位置和(hé)基建投資成問題;

　　b)所需高(gāo)壓電纜太多，系統的(de)内阻無形中增大(dà)，接線太多，故障點相(xiàng)應的(de)增多;

　　c)一個(gè)單元損壞時，單元可(kě)旁路(lù)，但(dàn)此時輸出電壓不平衡中心點的(de)電壓是浮動的(de)，造成電壓、電流不平衡，從而諧波也(yě)相(xiàng)應的(de)增大(dà)，勉強運行(xíng)時終 究會(huì)導緻電動機的(de)損壞;

　　d)輸出電壓波形在額定負載時尚好，低于25Hz以下畸變突出;

　　d)輸出電壓波 形在額定負載時尚好，低于25Hz以下畸變突出;

　　e)由于系統中存在著(zhe)變壓器(qì)，系統效率再提高(gāo)不容易實現;移相(xiàng)變壓器(qì)中，6kV 三相(xiàng)6繞組×3(10kV時需12繞組×3)延邊三角形接法，在三相(xiàng)電壓不平衡(實際上(shàng)三相(xiàng)電壓是不可(kě)能(néng)絕對平衡的(de))時，産生的(de)内部環流，必将引起内阻的(de) 增加和(hé)電流的(de)損耗，也(yě)相(xiàng)應的(de)就造成了變壓器(qì)的(de)銅損增大(dà)。此時，再加上(shàng)變壓器(qì)的(de)鐵(tiě)芯的(de)固有(yǒu)損耗，變壓器(qì)的(de)效率就會(huì)降低，也(yě)就影響了整個(gè)高(gāo)壓變頻器(qì)的(de)效率。這 種情況在越低于額定負荷運行(xíng)時，越是顯著。10kV時，變壓器(qì)有(yǒu)近400個(gè)接頭、近百根電纜。在額定負荷時效率可(kě)達96%，但(dàn)在輕負荷時，效率低于90%。

　　(2)中性點鉗位三電平PWM變頻器(qì)

　　該系列變頻器(qì)采用(yòng)傳統的(de)電壓型變頻器(qì)結構。中性點鉗位三電平PWM變頻器(qì)的(de)逆變部 分(fēn)采用(yòng)傳統的(de)三電平方式，所以輸出波形中會(huì)不可(kě)避免地(dì)産生比較大(dà)的(de)諧波分(fēn)量，這是三電平逆變方式所固有(yǒu)的(de)。因此在變頻器(qì)的(de)輸出側必須配置輸出LC濾波器(qì)才 能(néng)用(yòng)于普通的(de)鼠籠型電機。同樣由于諧波的(de)原因，電動機的(de)功率因數和(hé)效率、甚至壽命都(dōu)會(huì)受到(dào)一定的(de)影響，隻有(yǒu)在額定工(gōng)況點才能(néng)達到(dào)最佳的(de)工(gōng)作狀态，但(dàn)随著(zhe)轉速的(de)下降，功率因數和(hé)效率都(dōu)會(huì)相(xiàng)應降低。

　　多電平+多重化高(gāo)壓變頻器(qì)。多電平+多重化高(gāo)壓變頻器(qì)的(de)本意是想解決高(gāo)壓IGBT的(de)耐壓有(yǒu)限的(de)問題，但(dàn)此種方式，不僅增加了系統的(de)複雜性，而且降低了多重化冗餘性能(néng)好和(hé)三電平結構簡單的(de)優點。因此此類變頻器(qì)實際上(shàng)并不可(kě)取。

　　此類型變頻器(qì)的(de)性能(néng)價格優勢并不大(dà)，與其同時采用(yòng)多電平和(hé)多重化兩種技術(shù)，還不如(rú)采用(yòng)前面提到(dào)的(de)高(gāo)壓IGBT的(de)多重化變頻器(qì)或者三電平變頻器(qì)。

　　(3)電流源型高(gāo)壓變頻器(qì)

　　功率器(qì)件(jiàn)直接串聯的(de)電流源型高(gāo)壓變頻器(qì)是在線路(lù)中串聯大(dà)電感，再将SCR(或GTO、 SGCT等)開(kāi)關速度較慢(màn)的(de)功率器(qì)件(jiàn)直接串聯而構成的(de)。

　　這種方式雖然使用(yòng)功率器(qì)件(jiàn)少(shǎo)、易于控制(zhì)電流，但(dàn)是沒有(yǒu)真正解決高(gāo)壓功率器(qì) 件(jiàn)的(de)串聯問題。因爲即使功率器(qì)件(jiàn)出現故障，由于大(dà)電感的(de)限流作用(yòng)，di/dt受到(dào)限制(zhì)，功率器(qì)件(jiàn)雖不易損壞，但(dàn)帶來的(de)問題是對電網污染嚴重、功率因數低。并且電流源型高(gāo)壓變頻器(qì)對電網電壓及電機負載的(de)變化敏感，無法做成真正的(de)通用(yòng)型産品。