高壓變頻器定義

　　變頻器是利用控制軟件和電力半導(dǎo)體器件的通斷作用來(lái)改變工頻電源（網(wǎng)電）的頻率等特性，從而可以根據(jù)工況需要隨時(shí)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等運(yùn)行指標(biāo)的控制裝置。

　　我國(guó)習(xí)慣上把額定電壓超過(guò)3kV的電機(jī)稱為高壓電機(jī)，相應(yīng)的把高壓電機(jī)配備的變頻器成為高壓變頻器。國(guó)外通常是把工作電壓3kV～10kV的變頻器稱為中壓變頻器，與我國(guó)的習(xí)慣有所不同。

　　高壓變頻器分類

　　由于單一功率開(kāi)關(guān)器件的耐壓達(dá)不到3KV以上，因此高壓變頻器需要通過(guò)多個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件的組合來(lái)解決耐壓?jiǎn)栴}，有交交變頻、單元串聯(lián)多重化、串聯(lián)多電平、直接串聯(lián)等多種高壓變頻器電路結(jié)構(gòu)。

　　高壓變頻器的種類繁多，其分類方法也多種多樣。根據(jù)高壓變頻器中有無(wú)直流環(huán)節(jié)可分為交交變頻器（無(wú)直流環(huán)節(jié)的變頻器）和交直交變頻器（有直流環(huán)節(jié)的變頻器）；交直交變頻器按所采用的直流環(huán)節(jié)的不同方式又可分為電流型變頻器（直流環(huán)節(jié)采用大電感以平抑電流脈動(dòng)）和電壓型變頻器（直流環(huán)節(jié)采用大電容以抑制電壓波動(dòng)）；按照輸出電平數(shù)，可分為兩電平、三電平、五電平及多電平變頻器等等。目前市場(chǎng)上較常見(jiàn)的高壓變頻器有以下幾類：

　　?單元串聯(lián)式多電平高壓變頻器

　　1994年，美國(guó)羅賓康公司推出了全球第一臺(tái)單元串聯(lián)式多電平高壓變頻器，并取名為“完美無(wú)諧波變頻器”。單元串聯(lián)式多電平高壓變頻方案在我國(guó)獲得了大面積推廣，目前主要的幾家高壓變頻器生產(chǎn)企業(yè)均采用這種結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)是諧波含量極低，功率因數(shù)高，缺點(diǎn)是只能單象限運(yùn)行，要實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行則必須另外配置能量回饋單元。

　　?IGBT直接串聯(lián)型變頻器

　　2001年，成都佳靈電氣制造有限公司開(kāi)發(fā)出世界首創(chuàng)的電壓源型IGBT直接串聯(lián)高壓變頻器，采用抗共模電壓技術(shù)以取消輸入變壓器，采用輸出濾波器和優(yōu)化的PWM波形，大大降低了諧波含量。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，二電平逆變器技術(shù)成熟；效率高，可達(dá)98％；動(dòng)態(tài)性能好，過(guò)載能力強(qiáng)。缺點(diǎn)是是無(wú)輸入變壓器，6脈沖整流網(wǎng)側(cè)諧波大，需采用進(jìn)線電抗器。最為致命的是，采用這種結(jié)構(gòu)的變頻器一旦出現(xiàn)其中一個(gè)IGBT燒掉則容易引起連鎖反應(yīng)，抗干擾性和工作穩(wěn)定性差，因此至今仍未能推廣采用。

　　?交交變頻器

　　交-交高壓變頻器是無(wú)直流環(huán)節(jié)、直接由交流到交流的變頻器，其優(yōu)點(diǎn)是可用于驅(qū)動(dòng)同步和異步電機(jī)、轉(zhuǎn)矩大、動(dòng)態(tài)相應(yīng)特性好、可四象限運(yùn)行等，缺點(diǎn)是低速時(shí)功率因數(shù)低、網(wǎng)側(cè)諧波大，另外其工作原理過(guò)于復(fù)雜，硬件實(shí)現(xiàn)難度很大，特別是對(duì)于工作電壓通常在3KV以上的高壓變頻器，功率器件數(shù)量成倍增加。

　　國(guó)際上只有西門(mén)子等極少數(shù)跨國(guó)企業(yè)有成熟產(chǎn)品推出，其應(yīng)有局限在軋鋼等冶金領(lǐng)域。

　　這些種類的高壓變頻器各有其優(yōu)缺點(diǎn)，客戶在選型時(shí)往往根據(jù)具體應(yīng)用的特點(diǎn)來(lái)確定。比如起重設(shè)備、機(jī)車(chē)牽引等要選用可四象限運(yùn)行的變頻器，軋鋼機(jī)則要選擇動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力好的變頻器，風(fēng)機(jī)水泵等主要選用單元串聯(lián)多電平變頻器。