单元串联多电平高压变频器的工作原理与技术优势

单元串联多电平高压变频器的工作原理与技术优势

单元串联多电平电压型高压变频器是目前国内市场应用最广泛的拓扑结构，以罗宾康HARMONY系列及众多国产品牌为代表。该结构主要由移相变压器、功率单元和控制器三大部分组成。

系统结构方面，以10kV系列为例，包含24个功率单元，每8个单元串联构成一相。每个功率单元结构完全一致，可互换使用，本质上是基本的交-直-交单相逆变电路，整流侧为二极管三相全桥，通过IGBT逆变桥进行正弦PWM控制。

输入侧优势显著。移相变压器副边绕组分为三组，根据电压等级和模块串联级数，可构成24脉冲、30脉冲、42脉冲甚至48脉冲系列的多级相叠加整流方式，能大幅改善网侧电流波形，使网侧功率因数接近1，无需额外配置功率因数补偿或谐波抑制装置。

输出侧波形品质优异。通过各功率单元输出PWM波形的重组，可获得接近正弦波的阶梯波，dv/dt小，对电缆和电机绝缘无损害，无需输出滤波器即可延长输出电缆长度，可直接用于普通高压电机。同时，电机谐波损耗大幅减少，消除了负载机械轴承和叶片的振动。

容错能力突出。当某一功率单元出现故障时，通过控制使其输出端子短路，可将该单元旁路退出系统，变频器降额运行，避免停机造成的重大损失。