高压变频器介绍

  高压变频器主要应用于治金、矿山、电厂、水厂、石油、化工等领域的高压大功率电动机控制和节能驱动中,实践证明效果显著。因此,高压变频器的发展和应用越来越受到人们广泛的重视。低压变频器问世后,随着控制理论的发展、电力电子器件的发展、数字信号处理技术和计算机技术的发展,倍频器技术已日趋完善。但高压变频器的高电压、大电流特点受到功率器件电压和电流等级的限制,不能简单地采用低压功率器件串并联方式实现高电压、大电流的目的将低压变频器的技术直接应用到高压变频器上。目前,国内外各变频器生产厂商采用不同的功率器件和不同的主电路拓扑结构满足各种不同电压等级高压变频的要求,其技术已处于发展与成熟阶段。
  高压变频器主电路所要求的高电压和大电流能用低压功率器件的串联和并联方式解决,但都会出现问题。功率器件串联使用时,因各器件的电阻和极间电容的分散性不同,不可避免地存在动态和静态均压问题。虽然可以采取相应的均压措施,但会使电路变得更复杂。又因为功率器件的串联结构,要求串联功率器件必须同时导通和同时截止,避免导通和截止不一致引起器件损坏,这就极大地提高了对驱动电路的要求高压变频器若采用低压变频器的双电平逆变器,便会产生较大的高次谐波和过高的du/dt,这会污染环境,导致电网及周围受到电磁影响,同时使电动机发热增加,绝缘过早老化,影响电动机使用效率和寿命。
  目前,高压变频器主要有高一低一高方式高压变频器,功率器件串联二电平高压变频器,单元串联多重化高压变频器,多重化整流电路多电平逆变器方式的高压变频器和变压器耦合输出高压变频器等。高—低一高方式的高压变频器是中间环节使用低压通用变频器,技术成熟,也避免了开关器件静态、动态均压的问题,但存在中间低压环节电流大、效率低的缺点。功率器件串联二电平高压变频器利用成熟的低压变频器技术,采用相应的均压等措施将功率器件串并联以满足高压变频器大电流、高电压的要求,电路结构和控制简单,成本低,但输出的dw/dt较大,对电动机的绝缘造成危害,谐波成分高,需用优化PwM技术和输出滤波器加以解决。本节主要介绍多电平逆变器和多重化整流电路的基本工作原理,单元串联多重化整流多电平逆变式高压变频器及变压器耦合式高压变频器。