功率单元串联多电平结构的高压变频器解析方案

1引言

在火力发电厂中，风机和水泵是主要的耗能设备，通常情况下其输入能量的15～20%被电机和风机或水泵本身所消耗，约35～50%的输入能量被档板或阀门节流所消耗，因此对发电厂的风机和水泵进行节能改造具有很大的潜力。如果用电动机调速装置来代替原来的风门、档板、阀门来调节流量，将取得显著的节能效果。

变频调速是用变频电源改变电动机定子绕组的频率，从而改变同步转速来实现调速。变频系统首先将电网中的交流电整流成直流电，再通过逆变器逆变为频率可调的交流电，供给交流电动机，从而改变电机的转速。这种方法具有高效率、宽范围和高精度的调速性能，规格系列齐全可以满足各种不同需求，因而被广泛采用，是最具发展前途的理想调速方法。特别是电流源型高压变频器在动态精度要求高的地方具有明优势，适用于轧机、提升设备的应用。三电平高压变频装置，由于其器件较少，结构相对简单，较适合于3.3kv或4.16kv的电机应用。功率单元串联多电平结构的高压变频器，适合于风机水泵类负载，但不适合用在对动态要求很高的地方。

2高压变频器选用的技术因素

高压变频器除了应具备通用变频器所具有的基于拖动系统要求的各项技术性能之外，由于其大功率的缘故，在一些低压小功率变频器中并不重要的问题，在这里却显得很重要，主要包括：

2.1谐波对厂用电系统的影响

高压变频器的整流和逆变电路都使用了电力电子器件的开关特性，在其输入和输出端都会产生波形畸变。由于高压变频器一般功率较大，其功率可能占厂用电系统容量的相当大一部分，因此，这种畸变对于供电线路和负载电机两方面都会造成有害的影响，如变频器输出电流谐波可能会造成电机过热，产生过大的噪声，影响电机的寿命;而且电机必须”降额”使用。这一点与低压变频器有很大的不同。

降低高压变频器谐波电流对电源电压的影响，最根本的方法是尽可能减少以至消除高压变频器本身电流的波形畸变。高压变频器输入谐波畸变必须控制在ieee-519和gb12668标准规定的范围内，WWW.PW0.CN不应对厂用电系统中其他负载的正常工作造成影响。

2.2共模电压和dv/dt的影响

变频器的共模电压和dv/dt会使电机的绝缘受到”疲劳”损害，影响到使用寿命，如果处理不好，还会损坏变频器本身。

2.3对所接母线电压的影响

高压电动机在不带变频器时，母线电压按式(1)计算：

(1)式中um为电动机正常起动的母线电压(标么值);u0为厂用母线上的空载电压(标么值);x为变压器或电抗器的电抗;s为合成负荷(标么值)，可按式(2)计算：(责任编辑：admin)