壓變頻器的產品和技術特點

上世紀八十年代到九十年代初，高壓電機要實現調速，主要采用三種方式：（1）液力耦合器方式。即在電機和負載之間串入一個(ge) 液力耦合裝置，通過液麵的高低調節電機和負載之間耦合力的大小，實現負載的速度調節；（2）串級調速。串級調速必須采用繞線式異步電動機，將轉子繞組的一部分能量通過整流、逆變再送回到電網，這樣相當於(yu) 調節了轉子的內(nei) 阻，從(cong) 而改變了電動機的滑差；由於(yu) 轉子的電壓和電網的電壓一般不相等，所以向電網逆變需要一台變壓器，為(wei) 了節省這台變壓器，現在國內(nei) 市場應用中普遍采用內(nei) 饋電機的形式，即在定子上再做一個(ge) 三相的輔助繞組，專(zhuan) 門接受轉子的反饋能量，輔助繞組也參與(yu) 做功，這樣主繞組從(cong) 電網吸收的能量就會(hui) 減少，達到調速節能的目的。（3）高低方式。由於(yu) 當時高壓變頻技術沒有解決(jue) ，就采用一台變壓器，先把電網電壓降低，然後采用一台低壓的變頻器實現變頻；對於(yu) 電機，則有兩(liang) 種辦法，一種辦法是采用低壓電機；另一種辦法，則是繼續采用原來的高壓電機，需要在變頻器和電機之間增加一台升壓變壓器。
上述三種方式，發展到目前都是比較成熟的技術。液力耦合器和串級調速的調速精度都比較差，調速範圍較小，維護工作量大，液力耦合器的效率相比變頻調速還有一定的差距，所以這兩(liang) 項技術競爭(zheng) 力已經不強了。至於(yu) 高低方式，能夠達到比較好的調速效果，但是相比真正的高壓變頻器，還有如下缺點：效率低，諧波大，對電機的要求比較嚴(yan) 格，功率較大時（500KW以上），可靠性較低。高低方式的主要優(you) 勢在於(yu) 成本較低。
目前，主流的高壓變頻器產(chan) 品主要有三種類型：
(1)電流源型。電流源型逆變部分采用SGCT直接串聯解決(jue) 耐壓問題，直流部分用電抗器儲(chu) 存能量，目前的技術水平可以做到7.2KV輸出電壓，所以適應國內(nei) 大部分電壓為(wei) 6KV這一現狀。電流源型變頻器輸入側(ce) 的功率因數比較低，電抗器的發熱量較大，效率比電壓源型變頻器低，由於(yu) 采用電流控製，輸出濾波器的設計比較麻煩，而兩(liang) 電平變頻器的共模電壓和諧波、dv/dt問題較突出，所以對電機的要求較高。雖然電流源型變頻器有可回饋能量的優(you) 點，但是需要回饋能量的負載畢竟不是太多，尤其是通用型的變頻器，所以電流源型變頻器的市場競爭(zheng) 能力已經逐漸變弱。
(2)功率單元串聯多電平型。此變頻器采用多個(ge) 低壓的功率單元串聯實現高壓，輸入側(ce) 的降壓變壓器采用移相方式，可有效消除對電網的諧波汙染，輸出側(ce) 采用多電平正弦PWM技術，可適用於(yu) 任何電壓的普通電機，另外，在某個(ge) 功率單元出現故障時，可自動退出係統，而其餘(yu) 的功率單元可繼續保持電機的運行，減少停機時造成的損失。係統采用模塊化設計，可迅速替換故障模塊。由此可見，單元串聯多電平型變頻器的市場競爭(zheng) 力是很明顯的。
(3)三電平型。三電平型變頻器采用鉗位電路，解決(jue) 了兩(liang) 隻功率器件的串聯的問題，並使相電壓輸出具有三個(ge) 電平。三電平逆變器的主回路結構環節少，所以往往需要采用變通的方法，要麽(me) 改變電機的電壓，要麽(me) 在輸出側(ce) 加升壓變壓器。這一弱點限製了它的應用。
目前，雖然有人提出了其他不同的高壓變頻器解決(jue) 方案，但大都不具有明顯的可行性，或者說不具有將上述三種主流變頻器結構取而代之的潛力。隨著高壓變頻器成本的進一步降低，在中等功率市場，高低型變頻器將會(hui) 退出競爭(zheng) ，而隻關(guan) 注於(yu) 較小功率的場合。
由於(yu) 上述的技術特征，通用型高壓變頻器目前是單元串聯多電平型變頻器占多數，約7成以上。目前國內(nei) 以利德華福為(wei) 代表的高壓變頻器廠家有不下二十家，基本都采用這種電路結構。 

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