变频器技术现状及未来发展与需求分析

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变频器技术现状及未来发展与需求分析变频器技术现状及未来发展与需求分析 王成飞
（中国长城铝业公司建设公司，河南 郑州 450000）
1 单元串联多电平技术
单元串联多电平形式在谐波 效率和功
率因数等方面存在着优势，在不要求四象限
运行时有着较广泛的应用前景 其中三电平
控制具有许多优点，包括： (1)采用三电平拓扑
能有效地解决电力电子器件耐压不高的问
题，适用于高电压大功率 (2)三电平拓扑单个
桥能输出三种电平(ud/2 -Ud/2 0)，线(相)电
压有更多的阶梯来模拟正弦波，使输出波形
失真度减少，谐波大大减少 (3)多级电压阶梯
波减少了 du/dt，使得对电机绕组绝缘冲击减
小 (4)三电平 PWM 方法把第-组谐波分布
带移至 2倍开关频率的频带区，利用电机绕
组电感能较好地抑制高次谐波对电机的影
响 采用三电平 PWM 方法，每个功率单元的
IGBT 开关频率为600Hz，若每相5个功率单
元串联时，等效的输出相电压开关频率为
6kHz，可以降低开关损耗，提高变频器效率，
这种变频器可适用于任何普通的高压电动
机，且不必降额使用 虽然采用这种主电路拓
扑结构会使器件的数量增加，但由于驱动功
率下降，开关频率较低且不必采用均压电路，
使系统在效率方面仍有较大的优势，-般可
达97% 并且，由于采用拈化结构，所有功
率单元可以互换，维修也比较方便 (5)三电平
拓扑能产生 3X3X327 种空间电压矢量，可
以带来谐波消除算法的自由度，可以得到很
好的输出波形
2 功率母线技术
在电力电子技术及应用装置向高频化发
展的今天，系统中特别是连接线的寄生参数
产生巨大的电应力，己成为威胁电力电子装
置可靠性的重要因素 从直流储能电容至逆
变器的器件之间的直流母线上的寄生电感在
通常的硬开关逆变器中，由于瞬时切换时的
过电压，会使器件过热，甚至有时使逆变器失
控并超过器件的额定安全工作区而损坏，限
制了开关工作频率的提高 功率母线按其结
构包括： (1) 电缆绞线是最常用的传统功率母
线，价廉简易，但在 IGBT 逆变器中，由于电缆
线的自感大，与圆截面导线相比，扁平母线的
自感只有圆导线的 1/3-1/2，而所占的体积只
有它的 1/10-1/2 (2)印刷电路板母线主要用
于小电流逆变器，但当母线直流电流达到
150A 时，要求电路板的复铜层很厚，造价太
高，另外用来连接多层导线板的穿孔不但占
据较大的空间，而