高压电压源与电流源变频器性能对比的讨论
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4 变频器电网侧的谐波电流
此谐波电流与逆变电路无关，只决定于变频器前面输入整流部分的电路与中间直流是用电容还是电感平波，下面不讨论pwm整流，pwm整流有很好的性能，可四象限运行，高cosφ，低谐波，但有高频骚扰输到电网（与调制频率有关），主要问题是价格较高。这里只讨论常用三相或多相整流装置向电网输出的谐波。
中间直流环节用大电容平波，只能稳定直流电压，此大电容对变动的输入却是低阻抗，因而输入电流有很大的谐波成分，iec标准［5］对此谐波分量已有数据列成表格如附表所示。
从附表中可以看出下面几个特点：
（1）谐波是特征谐波，只和整流脉动数有关，例如三相对称桥整流，则为6脉动，最低谐波次数为5次，如果为18脉动，则最低谐波次数为17次（理论上没有5、7、11、13等低次谐波），所以大功率整流多采用多相整流，即变压器有多个付绕组，彼此的相角有移位，而且谐波次数愈高，谐波相对值愈小。
（2）各次谐波量的大小与变频器输入端的系统短路容量大小成正相关关系，短路容量愈小，谐波量愈小，所以在变频器输入端之前要求串入一台相对电抗值x%为4%的输入电抗器，对低压变频器而言，制造厂一般都成套提供。对高压变频器而言，这个道理是一样的，附表的数值也是适用的。x%不能太大也不能太小。
（3） 和下面的电流型变频器相比，电压源变频器在同等条件下的谐波电流要大很多，对这一点，下面第4.3节再作对比分析。
4.2 电流源变频器的谐波
中间直流环节用大电感，对变动的电流而言，是一个很大的内抗，因而变频器输入电流中的谐波成分相对较少，它有以下特性：
（1） ih/i1= 1/h
上式中：i1-基波电流，由负载大小决定；ih-特征谐波中的第h次的谐波电流。
可见，谐波次数h愈高，其电流愈小，与h成反比，例如5次谐波只有基波电流的20%。
（2） 同电压型谐波源的第（1）点一样，谐波也是 特征谐波，如果采用多相整流例如18脉动，最低谐波次数为17次，没有13次以下的谐波。
（3） 变频器输入端短路容量减少时，谐波电流略有减少，但变化不大。
从上面分析可知对普通整流而言，二者的谐波都是特征谐波，通过多相整流，可以消除低次的特征谐波，谐波的次数愈高，其数值愈小，但对同一次谐波而言，电压源的谐波电流要大得多，以5次谐波为例，电流源的谐波相对值为1/5约为0.2，而电压源的谐波电流值为0.3，而且这是有条件的：rsc=20，即在变频器输入端之前需要串有一个输入电抗器，其相对电抗值加上电源系统的电抗（主要是变压器电抗）要等于5%。电流源变频器之前则并不需要为限制特征谐波而设置输入电抗器。
5 变频器输出电流动态性能比较
某些意见认为电流源变频器输出电流的快速性好，笔者不认同此结论，它的快速性肯定不如电压源变频器，理由如下：如果要瞬时增加输出电流：
（1） 改变逆变侧pwm的调制规律，提高直流电压利用率，如果输出是方块波，则已无能为力；
（2） 从输入交流侧提高中间的直流电压值例如当输入侧整流桥使用的是可控或半可控器件（晶闸管）时。
但即使这两个措施同时采用，由于中间直流环节中有一个很大的电抗器，电流的上升速度就受到很大的抑制，电压源变频器则刚好相反，中间并联的大电容是一个低阻抗，无论是接受电网来的能量，或输出能量给逆变器和电机，它几乎没有阻碍作用，只要有控制措施，就能快速响应。
基于这样的分析，电流源变频器不适宜于动态性能要求很高的机械，例如轧钢机、提升机等，但电流上升率较低也有好处，就是万一发生短路，电子式过流保护易于凑效，电流上升率低这一固有性能、可以充分恰当地加以利用。
6 综合性能比较
当前，电压源变频器在低压产品方面是压倒性的主流，在1kv以上高压产品方面也是主流，这是不争的事实，预计将来的局面也不会改变，这是因为电压源变频器的性能通用性强，适用于各种不同要求的负载，设计、生产技术也比较成熟，一般厂家都能掌握，但是高压变频器产品尚在发展中，当前尚存的主要问题包括：高电压大电流的全关断电力电子器件有待发展，电动机耐受高dv/dt的能力有限，因而三电平或多电平电压源高压变频器是一个现实的可行方案，为了得到既可靠又经济的三电平或多电平方案，不同的拓扑结构尚在研发中。
电流源变频器不适用于负荷快速度化的负载，他的优点是两电平方案有不危害电机的dv/dt输出，如果将来高电压大电流的全关断器件能以不太高的价格大量出现，则他的发展势头有可能加大。
7 结束语
由上述分析可以看出，电压源和电流源两类高压变频器各有各的发展空间，当前尚处在性价比的竞争态势中，本文的目的只是对两类高压变频器的技术性能作一些尝试性的分析和比较探讨，对深入理解可能有些帮助，欢迎批评和指正。
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