人們習(xí)氣所稱的高壓變頻器和高壓電機(jī)，實(shí)踐上電壓普通為3~10kV, 國內(nèi)主要為3kV、6kV和10kV。與電網(wǎng)電壓相比，它只能算作中壓，所以有的國外材料也稱之為中壓變頻器和中壓電氣設(shè)備。

高壓變頻器的開展和應(yīng)用離不開高電壓、大電流的電力電子器件。與低壓變頻器中的功率開關(guān)器件相比，高壓開關(guān)器件最重要的特性就是在阻斷狀態(tài)時(shí)能接受高電壓，同時(shí)還請(qǐng)求在導(dǎo)通狀態(tài)下具有高的電流密度和低的導(dǎo)通壓降：在開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)具有足夠短的導(dǎo)通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間，并能接受高的du/dt和di/dt。

目前，在高壓變頻器中得到普遍應(yīng)用的電力電子器件主要有GTO、IGBT、IGCT等。

一、高壓變頻器控制方式

1. 恒UIlf控制

在工業(yè)傳動(dòng).上，般應(yīng)用場所采用變壓變頻(VVVF),即UIf恒定的開環(huán)控制，這種辦法的優(yōu)點(diǎn)是完成簡單，本錢相對(duì)較低。比擬適用于風(fēng)機(jī)、水泵等大容量的拖動(dòng)性工業(yè)負(fù)載。主要問題是系統(tǒng)的低速性能較差，不能堅(jiān)持磁通持久恒定，需求電壓補(bǔ)償，同時(shí)異步電動(dòng)機(jī)要強(qiáng)迫通風(fēng)制冷。

2.矢量控制

矢量控制能夠取得很高的動(dòng)、靜態(tài)性能指標(biāo)，由于異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)對(duì)其影響比擬大，因而此類系統(tǒng)多裝備專用電動(dòng)機(jī)，關(guān)于諸如大型軋機(jī)類，對(duì)動(dòng)態(tài)性能請(qǐng)求較高的場所，常用到矢量控制雙PWM構(gòu)造的三電平電壓源型高壓變頻器。

3.直接轉(zhuǎn)矩控制

直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)疾速，限制在一拍以內(nèi)，且無超調(diào)，與矢量控制相比，不受轉(zhuǎn)子參數(shù)變化的影響，是一-種高靜、動(dòng)態(tài)性能的交流調(diào)速辦法，常用于三電平高壓變頻安裝中。

4.無速度傳感器矢量控制

此種控制方式又稱為直接矢量控制。羅克韋爾公司的Fowerflex7000 型變頰器就采用了這種控制方式。完成無速度傳感器控制的關(guān)鍵，是如何沉著易得到的定子電流、定子電壓中計(jì)算出與速度有關(guān)的量。

矢量控制的中心是控制電機(jī)的磁通，因而磁通的觀測也是無速度傳感器控制的關(guān)鍵之一，為保證控制精度，在無速度傳感器控制器中均有參考辨識(shí)部件。

二、高壓變頻器對(duì)電網(wǎng)與電動(dòng)機(jī)的影響

1.對(duì)電網(wǎng)的影響

出于高壓變頻器容量一股較大， 占整個(gè)電網(wǎng)比例較為顯著思索，所以高壓變頻器對(duì)電網(wǎng)的譜波污染已不容無視。處理諧波污染有兩種辦法：一是采取消波濾波器，對(duì)高壓變現(xiàn)器產(chǎn)生的諧波停止管理，以到達(dá)供電部門的請(qǐng)求：二是采用諸波電流較小的變頻器，變頻器自身根本不對(duì)電網(wǎng)形成諧波污染，即采用所謂的“綠色”電力電子產(chǎn)品，從實(shí)質(zhì)上解訣諧波污染問題。

普通電流源型 變頻器用的6脈波晶閘管電流源型整流電路，其總的諧波電流失真約為30%，遠(yuǎn)高于IEEE519 1992 規(guī)范所規(guī)則的電流失真小于5%的請(qǐng)求，所以必需設(shè)置輸入諧波濾波器。對(duì)12 脈波晶閘管整流電路，其總諧波電流失真約為10%， 仍需裝置諧波濾波安裝。大多數(shù)PWM電壓源型變頰器都采用二極管整流電路，假如整流電路也采用PWM控制，則能夠做到輸入電流根本為正弦波，諧波電流很低。單元串聯(lián)多電平變頻器采用多重化構(gòu)造，輸入脈波數(shù)很高。總的諧波電流失真可低于10%， 不加任何濾波器就可滿足電網(wǎng)無諧波失真的請(qǐng)求。

高壓變頻器的另一項(xiàng)綜合性能指標(biāo)是輸入功率因數(shù)，普通電流源型變頻器的輸入功率因數(shù)較低，且會(huì)隨著轉(zhuǎn)速的降落而線性降落，因而需求設(shè)置功率因數(shù)補(bǔ)償安裝。二極管整流電路在整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)都有較高的功率因數(shù)，普通不用設(shè)置功率因數(shù)補(bǔ)償安裝。 采用全控型電力電于器件構(gòu)成的PWW型整流電路，其功幸因數(shù)可調(diào)，能夠做到接近1。單元串聯(lián)多WM業(yè)頻功事國數(shù)效高，安際動(dòng)舉因數(shù)在整個(gè)調(diào)遞范國內(nèi)可達(dá)送到0.95以上。

從以上兩項(xiàng)指標(biāo)來看，全控型電力電子器件的PWM光PWM(上下構(gòu)造)變頻器均屬“綠色”電力電子產(chǎn)品。

三、對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響

高壓變頻器輸出譜波會(huì)在電動(dòng)機(jī)中惹起諧波發(fā)熱(死心)和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，且輸出du/dr.、共模電壓與噪聲等也會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)有負(fù)面影響。電流源型變頻器由于輸出諧波和共模電壓較大，電動(dòng)機(jī)需降額運(yùn)用和增強(qiáng)絕緣，且存在轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問題，使其應(yīng)用遭到限制。

三電平電壓源型變頻器存在輸出諧波和du/dt等問題，普通要設(shè)置輸出濾波器，否則必需運(yùn)用專用電動(dòng)機(jī)。對(duì)風(fēng)機(jī)和水泵等普通不要 求四象限運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備，單元串聯(lián)多電平PWM電壓源型變頻器在輸出諧波、du/dt等方面有明顯的優(yōu)勢，對(duì)電動(dòng)機(jī)沒有特殊的請(qǐng)求，具有較寬廣的應(yīng)用前景。

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