变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。民熔变频器靠内IGBT调整输出电源的电压和频率,根据电机的实际需要提供所需的电源电压,从而达到节能调速的目的。此外,变频器还具有过流、过压、过载保护等多种保护功能。随着工业自动化程度的不断提高,变频器也得到了广泛的应用。
1.单元串联多电平变频器采用多功率单元串联实现高压输出。多电平移相通常用于输出PWM,为了实现低输出电压谐波和小输出电压谐波du/dt和共模电压。多重隔离变压器通常用于输入,以抑制输入谐波。
近年来,该技术在全球范围内发展迅速,基于该技术方案的高压变频器制造商也出现在中国,产业化成果非常显著。
2 单元串联式多电平高压变频器起源
1986年5月,美国西屋电气公司申请了4674024美国专利。本发明提出了由独立标准低压功率单元串联形成的高压逆变系统。输出高压控制可通过可控整流桥控制逆变系统中部分模块的直流电压或部分模块的逆变侧实现PWM实现控制。本发明提出了单元串联多电平变频器的基本框架。
西屋公司的发明解决了变频器需要高压输出和设备耐压性不足的矛盾,避免了传统设备直接串联时的均压问题,为单元串联多电平变频器奠定了基础。
1994年3月,3000美国罗宾康公司申请了5625545美国专利。本发明提出了多电平移相输入和输出PWM单元串联多电平方案。输入变压器采用延边三角形连接法,变压器副边相互差异,达到抑制输入谐波电流的目的。多电平移相式输出PWM,为了增加输出电压台阶,提高等效开关频率,提高输出电压波形,同一相中不同串联单元的三角载波互差。图5为移相式PWM原理。本发明提出的单元串联多电平高压变频器方案已成为市场上主流的单元串联多电平方案。同时,还提出了功率单元旁路的概念。
1998年5月,罗宾康公司提出了中心点偏移功率单元旁路的方法。故障功率单元旁路后,通过调整三相输出电压之间的相位,确保输出线电压仍保持三相对称,电机运行正常,电压利用率最大化。该技术大大提高了单元串联多电平变频器的可靠性。
罗宾康率先引进多重化移相变压器和多电平移相式PWM输入谐波、输出谐波、du/dt、共模电压、可靠性等问题于1994年推出了大规模推广的单元系列多电平高压变频器,在技术领域处于领先地位,极大地促进了该技术方案的推广。
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