采用低压IGBT单元的多级串联高压变频器主电路和技术规格

    ①主电路和技术规格

    多级串联高压变频器也是一种高-高方式，它采用多级小功率IGBT的PWM变频单元，分别进行整流、滤波逆变，将其串联叠加起来得到高压三相变频输出。其主回路原理接线如图9-33所示。例如，对于6kV输出，每相采用5组低压IGBT功率单元，每个功率单元由一体化的输入隔离变压器二次侧绕组分别供电，且各单元问有一个相位差，实现输入多重化接法，可消除各功率单元产生的谐波。此外，每个功率单元都是一个三相输入、单相输出的独立变频器，通过多重化接法和PWM技术，使高压变频器输出完美的正弦波电压。

    图9-33    多级串联高压变频器的主回路原理接线图

    目前该方案在国内销售的主要是美国罗宾康公司和日本东芝公司的产品，电压为2.3～13.8kV，容量800～5600 kW，功率因数为0.95，效率为96%。

    ②功率单元串联原理

    图9-34所示为功率单元及串联电压叠加的原理。图9-34(a)表示电压叠加的原理，图中(b)为功率单元电路图。例如，对于额定输出电压为6kV的变频器，每相由5个低压为690V的IGBT功率单元串联而成，则叠加后输出相电压最高可达3450V，线电压为√3×3450V=6000V左右。由图可以算出每个功率单元将承受全部输出电流，但只提供1/5的相电压和1/5的输出功率。

    图9-34    功率单元电路图及串联电压叠加原理图

    ③特点分析

    电源侧谐波小，电压畸变率为1.2%，电流畸变率为0.8%，因此变频器对电网污染小；采用多重化PWM技术，使输出谐波变小，因而电机转矩脉动小，可以采用普通鼠笼式异步电动机；但使用元件数量多，变频器成本增高。

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