高压变频调速技术状况.docx

高压变频调速技术状况1、 引言我国高压交流电动机的标准电压等级为3kV、6kV、10kV,进入20世纪90 年代，为便于变频调速装置适应功率变换器件的电压等级，开始生产1650V的非 标电压的交流电动机，应该说这是一种权宜之计高压变频器解决了高压交流电 动机的调速的难题高压变频器以高压大容量电力电子器件为基础，微电子控制 技术为核心进入20世纪90年代高压大功率场控型自关断电力电子器件的登场 以及单片机为核心的微电子数字控制技术性能的提高，推动了高压变频调速技术 的发展，开始应用到中高压领域的电动机驱动，并以良好的调速性能和高效节能 效果赢得了人们的认可，正在得到广泛应用目前高压变频器的主要类型有高一 低一高式变频器，高一低式交一交变频器，高一低式多级串联型变频器，高一高 式直接变频器，高一高式多电平变频器对交一交式高压变频器中的功率变换器 件采用普通晶闸管TH,光控晶闸管LATT,门极可关断晶闸管GTO,将来会采用 场控晶闸管MCT对其他类型变频器中的功率变换器件采用IGBT, MCT, GTO,集 成发射式门极晶闸管IEGT,集成门极强驱动晶闸管IGCT, SGCT等，控制方式采 用PWM控制，控制系统采用数字信号处理器加FPGA控制;继电保护采用PLC系统， 高低电位隔离大部分采用光纤传输，也有采用电磁隔离的，人机界面采用PMU 等液晶触摸操作盘。

国外SIEMENS, ROBICON, AB, ABB,东芝等著名电气公司生 产的HV变频器占据了我国高压变频器的主要市场，随后冶金自动化研究设计院, 利德华福等少数单位也相继自主开发高压变频器，以价格优势也占了一席之地2、 HV变频器的类型及特点根据驱动对象及用户要求，合理选择相应的高压变频器2. 1高一低一高式变频调速系统随着低压变频器技术的成熟和性能的提高，人们很快找到了解决中高压交流 电动机变频调速的难题，将供电电压50Hz, 6kV或10kV通过10(6)kV/380V降压 变压器经低压变频器变频，再用380V/10(6)kV升压变压器升压后驱动电动机， 即所谓的高一低一高式变频调速系统，如图1所示，由此解决了高压的麻烦，风 险小，可靠，一次投资相对低廉，使用方便，但增加了两台变压器的损耗，效率 低，适用于中小容量高压交流电动机的变频调速0-50HT O-5OH? 0 380V 1

冶金自动化研究设计院已为各类用户提供了近六十 套大容量交一交变频装置系统的典型结构如图2所示图2 交一交式变频装置典型结构图10（6、3）kV工频电源经输入变压器降压到1650V经交一交式变频器变频输 出驱动电动机，输出变压器可采用一台三相12绕组或三台三相6绕组变压器、3 个功率变换柜、控制柜、PLC柜构成主回路功率变换器件目前主要采用普通高压大容量晶闸管，未来交一交式变 频器将应用高压大容量场控型自关断器件MCT, IGCT及光控晶闸管LATT,多级 串联构成交一交式变频器，采用晶闸管和MCT或IGCT构成混合型交一交变频器, 以实现功率因数接近1,低谐波，高效率，低损耗2.3高一低式多级串联型变频器采用多级低压变频单元串联构成高压变频器，输入变压器为多绕组变压器， 功率单元为独立的IGBTH桥智能模块，进行多个串联;通过输入变压器各二次绕 组相位差，实现系统的多重化通过波形连续叠加法，对6kV系统，输入变压器 二次的18个独立绕组对应18个功率单元独立工作，进行PWM控制，实现堆压成 6kV输出，使输出波形正弦化，实现系统的无谐波化系统的原理如图3所示，功率单元原理如图4所示，功率变换器件目前主要 有高压IGBT, SGBT, GTO, IGCT,将来会应用MCT,静电感应晶闸管SITH等新型 功率器件。

2.4咼一咼式直接变频器高一高式直接变频器是采用高压功率器件直接串联或二极管箝位组成中性 点箝位电路，构成多电平电压型高压变频器，功率器件主要有IGBT, IGCT, IEGT, GTO等，将来会采用MCT, SITH等高压功率器件因为没有输入输出变压器，因 此具有高效，低损耗，体积小等特点，是高压变频器的发展方向，三电平变频器 主回路结构如图5所示图3 6kV多级串联型MV变频器原理图图4 H桥功率单元原理图图5 三电平主回路原理结构图3用于MV变频器的电力电子器件MV变频器对电力电子器件的要求高压变频器对电力电子器件的要求如下：(1) 高压大容量化，减少系统的串并联数，提高可靠性和简化系统结构；(2) 易控制，驱动电路简单可靠；(3) 集功率变换、驱动、保护、控制一体化；(4) 既导热又电绝缘、高耐压封装；(5) 低饱和压降，低开关损耗；(6) 宽范围反向偏压安全动作区(RBSOA)和短路动作安全区(SCSOA);(7) 并联容易；(8) 高开关频率；(9) 动态性能优良3.2用于高压变频器的主要电力电子器件性能用于高压变频器的主要电力电子器件性能如表1所示4国内外主要高压变频器品牌进入20世纪90年代中期，国外R0BIC0N、AB、ABB、SIEMENS＞东芝等几大 电气公司的高压变频器，打进了中国市场，占据了大部分份额，也带动了国内高 压变频器的发展，如冶金自动化研究设计院，利德华福等自主开发的高压变频器 以价格优势跟国外的产品抗衡，已被广大用户所认可，国内外主要高压变频器性 能如表2所示，国内外高压变频器的主要技术性能大同小异，国内高压变频器与 国外品牌高压变频器的差距在于制造工艺和可靠性，抗干扰方面存在一定差距, 有待进一步完善，提高在市场上的竞争力。

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中压变频技术动态与市场展望1、 引言交流变频调速技术发展至今已有30多年的历史由低压变频器构成的交流 调速系统，因其技术上的不断创新,使系统在性能上不断地完善，并在电气传动领 域挑战直流调速系统，已得到了。