一、变频器原理
1、交直交电路
变频器是一种将固定频率交流电转换成可调频率交流电的输出装置。分交-直-交三部分,
变换电路由直流电路、滤波电路、逆变电路等组成。
2、功率单元
功率单元为基本的交-直-交单相逆变电路,整流侧三相全波整流,通过对 IGBT 逆变桥
进行正弦 PWM 控制,输出直流电压。
每个功率单元一样,可以互换,这不但调试、维修方便,而且备份也十分方便,假
如某一单元发生故障,单元的输出端能自动旁路故障单元实现降额工作,而不影响运行。
功率单元逆变桥为 H 桥拓扑结构,由四个开关元件组成,中间连接着负载,形状如字
母“H”。当 Q1 和 Q4 开关导通时,电机电流从左到右,电机正向通电,当 Q2 和 Q3 开关导
通时,电机反向通电,在正常情况下,不会同时导通 Q1 和 Q2(或 Q3 和 Q4)。这样就出
现正电平,零电平,负电平三种电压,称为三电平变频器。
3、串联叠加
单个 IGBT 耐压只有 1700V,功率单元需要使用串联方式叠加输出高压,是一种串联
叠加型高压变频器,实现变频变压的高压输出,供给电动机可变频变压的交流电。
6kV 系列有 15 个功率单元,每 5 个功率单元串联构成一相,10kV 系列有 24 个功率单
元,每 8 个功率单元串联构成一相。
单元串联变频器优点:
1)采用功率单元串联,技术成熟,通过串联单元的个数适应不同的输出电压要求;
2)输入输出波形,使其能适应任何场合及电机使用;
3)多功率单元具有相同的结构及参数,便于将功率单元做成模块化,实现冗余设计,
即使在个别单元故障时也可通过单元旁路功能将该单元短路,系统仍能正常或降额运行。
移相变压器,功率单元,电机的一次接线原理图如下:
高压变频器输出电压由功率单元电压串联形成,每个功率单元的输出均为等幅电压波形,
串联叠加后在变频器输出侧构成阶梯状电压波形。
下图为 6KV 系统,5 单元的电压波形叠加图,可以拟合成不同频率的正弦波。变频器
开关器件 IGBT 工作时,会产生谐波。
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