高压变频器基本原理

发布时间：2022-01-18 热度：

         什么是高压变频器，对于3KV、6KV、10KV电压等级的电机称为高压电机，用于这类电机调速的变频器称为高压变频器。变频器原理是将通用电源转换成电压可变，频率可变的适合交流异步电机调速需求的变换装置。变频器是变频调速系统最为重要的设备。对变频原理进行分析，异步电动机旋转磁场的转速为：n．=60fi/p，式中n1为同步转速r/min，fi为电源频率Hz，p为磁极对。异步电动机输出轴的转速为：n=n1(l-s)=60f1(l-s )/p，式中s为异步电动机的转差率，s=（n1-2）/n1。由此公式可看出：在保证转差率s和磁极对数p不变时，转速n与电源频率成正比，通过改变异步电动机的供电频率，就能改变电机的转速，从而实现调速。

      高压变频器采用交-直-交方式，主电路开关元件为IGBT。变频器主要采用功率单元串联，叠波升压，充分利用常压变频器的成熟技术，因而具有很高的可靠性。
 高压变频器主电路拓扑结构图

6kV系列：由15个或是18个功率单元构成，每5个或是6个功率单元串联成一相，三相Y接。
10kV系列：由24个或是27个功率模块组成，每8个或是9个功率模块串联成一相，三相Y接。
电压叠加图
     高压变频器每相由多个功率单元串联而成，各个功率单元由隔离变压器提供独立移相电源，通过改变串联单元数量，可以很方便地得到不同电压等级的输出，而不受功率器件耐压的限制。如额定电压6kV变频器的每相由5个或是6个功率单元组成，功率单元额定电压为690V，串联后相电压为3450V(对应线电压为6kV)；额定电压10kV变频器的每项由9个功率单元组成，功率单元额定电压为690V，工作电压为640V。
 高压变频器功率单元结构图

功率单元为交-直-交结构，相当于一个三相输入、单相输出的低压电压源型变频器，所有功率单元在结构以及电气性能上完全一致，维护简单，置换方便。 
功率单元通过光纤接收信号，采用矢量控制或空间电压矢量控制正弦脉宽调制方式，控制Q1～Q4 IGBT的导通和关断，输出单相脉宽调制波形。每个单元仅有三种可能的输出电压状态，当Q1和Q4导通时，L1和L2的输出电压状态为1；当Q2和Q3导通时，L1和L2的输出电压状态为-1；当Q1和Q2或者Q3和Q4导通时，L1和L2的输出电压状态为0。
      以上就是高压变频器的原理，高压变频器以其优异的调速性能、显著的节电效果和在国民经济各领域的广泛的适用性而被国内外公认为是世界上应用最广、效率最高、最理想的电气传动方案，是电气传动的发展方向。它为提高产品质量和产量，节约能源、降低消耗，提高企业经济效益提供了重要的新手段。