中高压变频器的分类和比较

6 三电平电压源型变频器

采用高压HV－IGBT或IGCT的三电平电压源型变频器，功率范围可达9100kVA，电压范围可达6600V，输出频率可达150Hz。

HV-IGBT三电平电压源型变频器主电路结构如图12所示。IGCT三电平电压源型变频器主电路结构如图13所示。三电平电压源型变频器的电压电流波形如图14所示。

图12 HV－IGBT三电平电压源型变频器主电路结构

图13 IGCT三电平电压源型变频器主电路结构

（a） 无输出滤波器

（b） 有输出滤波器

图14 三电平电压源型变频器的电压电流波形

其优点是效率高，输出频率高；动态性能好，过载能力强；转矩脉动小，电机噪声小；网侧配置多样化，可实现12、18或24脉冲整流，以减少网侧谐波；直流进线可配制动电阻；对电机绝缘无影响，输出电缆长度无限制；与基波一致的功率因数；高可靠的无熔断器设计。

其缺点是不可控二级管整流器，单象限运行，要四象限运行需采取额外的措施；如果采用GTO或IGCT器件，需要复杂的缓冲电路；直流环节需扼流围，并需要输出滤波器；GTO或IGCT需要复杂的门极触发电路。

适用于风机水泵、传送带驱动、矿石粉碎机、轧机、挤压机、窑传动等。

7 采用低压LV－IGBT的单元串联多电平电压源型变频器

其功率范围可达3～220MW，电压范围可达10kV。单元串联多电平电压源型变频器主电路结构如图15所示。变频器元器件数量见表1所列。

图15 单元串联多电平电压源型变频器电路结构

表1 变频器元器件数量 只

其优点是极低的输出谐波含量，在无输出滤波器的情况下，可使THD0.3％，堪称“完善无谐波”变频器；极低的转矩纹波和电机噪声；功率因数可达0.95；对电机绝缘无损害，电缆长度无限制；便于冗余设计。

其缺点是只能单象限运行；不能进行旁路切换；不能实现无熔断器设计；体积大，笨重；元器件非常多，因而可靠性差；电容器多，易发生漏电问题；功率节点多，增加连接难题；多电平结构的变压器必须和变频器集成在一起，使电气室的空间和散热成为问题；考虑空间要求时，大容量装置只能采用水冷方式。

适用于风机水泵。

8 各种类型变频器的比较

各种类型变频器的比较见表2所列。

表2 高压变频传动系统选型表

＋：好；＋＋：极好；O：不满意；－：差；－－：很差。

9 结语

高压变频技术正处于发展阶段，还没有达到像低压变频器那样成熟。限于功率器件的特性和具体拖动系统的要求，而开发出了各种类型的变频器，它们各有其优缺点，不能一概而论哪一种变频器好与不好。选型时应根据供电电网及拖动对象的特点来定，不必一味追求某种指标。如起重设备、机车牵引、船舶主传动要选用可四象限运行的变频器；对于轧钢机则要选择动态响应能力好和过载能力强的变频器；对于低速运行的设备可选用交—交变频器；而对于高速运行的设备则可选用负载换流加同步电机的方式，或者选用电流源型变频器。单元串联多电平变频器只能用在风机水泵调速节能的场合。