中高壓變頻器的分類和比較

圖5 LCI變頻器的電壓和電流波形

圖6 LCI變頻器的網(wǎng)側(cè)諧波

其優(yōu)點(diǎn)是直流轉(zhuǎn)動(dòng)特性；功率無限制；對(duì)電網(wǎng)無短路加載現(xiàn)象；可以四象限運(yùn)行；包括弱磁部分調(diào)速范圍可達(dá)1:50；即使在低負(fù)載率下也有高的效率；免維護(hù)（無電刷、無熔斷器）；對(duì)電機(jī)絕緣無損害，電纜長度無限制。

其缺點(diǎn)是低速下須采用斷流換向；功率因數(shù)與轉(zhuǎn)速有關(guān)；過載能力差，1.5～2倍。

適用于高速無齒輪傳動(dòng)離心泵（鍋爐給水泵）、壓縮機(jī)、高爐風(fēng)機(jī)、船舶主傳動(dòng)以及同步發(fā)電機(jī)的起動(dòng)等場(chǎng)合。

4 GTO（SGCT）電流源型變頻器

采用自關(guān)斷器件GTO（SGCT）的電流源型變頻器，直流電路有大電感，可起到保護(hù)開關(guān)器件的作用，用于異步電機(jī)的調(diào)速。其功率范圍可達(dá)1.5～10MW，電壓范圍可達(dá)1.5～6kV，輸出頻率可達(dá)220Hz。電壓超過3kV時(shí)，功率器件需要串聯(lián)。

其主電路結(jié)構(gòu)，電壓電流波形，網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)分別如圖7、圖8、圖9所示。

圖7 GTO電流源型變頻器主電路結(jié)構(gòu)

圖8 GTO電流源型變頻器的電壓、電流波形

圖9 GTO電流源型變頻器的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)

其優(yōu)點(diǎn)是采用合適的PWM脈沖形式時(shí)可得到很低的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)；輸出頻率高，可達(dá)220Hz；電機(jī)的損耗??；可四象限運(yùn)行；動(dòng)態(tài)性能高；可實(shí)現(xiàn)無熔斷器設(shè)計(jì)，可靠性高；對(duì)電機(jī)絕緣無損害，電纜長度無限制。

其缺點(diǎn)是不宜弱磁運(yùn)行；功率因數(shù)與速度有關(guān)，網(wǎng)側(cè)晶閘管整流，輸入電流諧波大；會(huì)產(chǎn)生較大的共模電壓，當(dāng)沒有輸入變壓器時(shí)，共模電壓會(huì)施加到電動(dòng)機(jī)定子繞組中心點(diǎn)與地之間，影響電動(dòng)機(jī)的絕緣；對(duì)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)較為敏感，電壓下降15％時(shí)會(huì)保護(hù)停機(jī)；對(duì)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載特性敏感，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試非常麻煩。

適用于水泵（鍋爐給水泵）、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等。

5 功率器件串聯(lián)直接高壓二電平電壓源型變頻器

成都佳靈電氣公司經(jīng)過多年研制，解決了功率器件IGBT的直接串聯(lián)技術(shù)問題，使真正無輸入、輸出變壓器的直接高壓變頻器成為現(xiàn)實(shí)。這不但大大提高了變頻器的效率，而且大大減小了變頻器的體積和重量。采用抗共模電壓技術(shù)以取消輸入變壓器，采用了輸出濾波器和優(yōu)化的PWM波形，大大降低了諧波含量，可使總諧波含量（THD）降低到2％以下。采用二電平逆變，使電路結(jié)構(gòu)和控制簡單，縮小了體積，降低了成本。

直接串聯(lián)高壓變頻器主電路結(jié)構(gòu)如圖10所示。可四象限運(yùn)行的主電路結(jié)構(gòu)如圖11所示。

圖10 IGBT直接串聯(lián)高壓變頻器主電路結(jié)構(gòu)

圖11 可四象限運(yùn)行的IGBT直接串聯(lián)高壓變頻器主電路結(jié)構(gòu)

其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，二電平逆變器技術(shù)成熟；效率高，可達(dá)98％；動(dòng)態(tài)性能好，過載能力強(qiáng)；可實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行；對(duì)電機(jī)絕緣無影響，電纜長度無限制；體積小、重量輕、成本低。

其缺點(diǎn)是無輸入變壓器，6脈沖整流網(wǎng)側(cè)諧波大，需采用進(jìn)線電抗器；二電平逆變du/dt大，且輸出諧波大，需采用優(yōu)化的PWM技術(shù)及輸出濾波器加以解決。

適用于軋機(jī)、起重機(jī)械、電力機(jī)車牽引、船舶主傳動(dòng)、風(fēng)機(jī)、水泵和壓縮機(jī)等。