IGBT三电平高压变频器主电路和技术规格

    ①主电路和技术规格

   IGBT高压变频器的主电路如图9-29所示。变频器的整流部分由两个三相桥形成的12脉冲系统组成．逆变器部分是由IGBT和钳位二极管形成的三电平电压型逆变器。目前该方案国内采用的主要是德国西门子公司产品，电压为2.3 kV、3.3 kV、4.16 kV、6kV，容量为800～4000kW，功率因数>0.96，效率>98.5%。

    图9-29    IGBT高压变频器的主电路

    ②三电平逆变器的工作原理

    在PWM电压型变频器中，当工作电压较高时，为了避免器件串联引起的动态均压问题和降低输出谐波，逆变器可采用三电平方式，也称为中心点钳位方式( Netural Puint Clamped-NPC)，如图9-30所示为三电平逆变器一相的结构图。逆变部分的器件可以是GTO、IGBT或IGCT二图中S1～S4代表一相桥臂中的4个功率开关，V1～V4为反并联的续流二极管，V5和V6为钳位二极管，昕有的二极管均要求选用与功率开关相同的耐压等级Ed为滤波电容电压，C为中心点。

    通过控制S1～S4功率开关的开通和关断可在桥臂输出三种不同电平，即+Ed、0、-Ed，见表9-6。因此，把这种变频器称为三电平变频器。

    图9-30    三电平逆变器一相的结构图

    表9-6    三电平变频器输出电压组合表

    由表9-6可见，应保证功率开关S1和S3不是同时处于导通状态，S2和S4亦如此同时规定，输出电压只能是-Ed～0或0～+Ed，不允许在+Ed和-Ed之间直接变化：所以两个器件不可能同时开通或同时关断，也就不存在动态均压问题。

    图9-31所示为三电平高压变频器输出电压、电流波形，图中阶梯形PWM波为电压波形，近似正弦波为电流波形（Up为峰值电压）。采用三电平方式就使电动机电流波形的失真度从17%降低为2%左右。

    图9-31    三电平高压变频器输出电压、电流波形

    ③特点分析

    输出谐波比低压通用变频器低；因为省去升、降压变压器，因而结构紧凑，损耗减少，占地面积小，节省土建费用；当功率较大时，电源输入端仍设置隔离用三绕组变压器，变压器二次侧采用△和Y接法，可输出12脉冲整流电压，使得电源输入端谐波大为降低。

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