3电压源型三电平变频器

变频器采用二极管整流，电容储能，IGBT或IGCT逆变。三电平的逆变形式，采用二极管箝位的方式，解决了两个器件串联的难题，技术上比两个器件简单直接串联容易，同时，增加了一个输出电平，使输出波形比两电平好。这种变频器的主要问题是：由于采用高压器件，输出侧的du/dt仍旧比较严重，需要采用输出滤波器。由于受到器件耐压水平的限制，最高电压只能做到4160V，要适应6kV和10kV电网的需要，更换电机是一种做法，但是造成故障时向电网旁路较麻烦。对于6kV电机有一种变通做法，就是将电机由星型接法改为角型接法，这样电机的电压就变为3kV；这种做法使电机的环流损耗上升，国内已经有烧毁电机的事例，有可能与此有关。三电平变频器一般采用12脉冲整流方式。电压源型三电平变频器代表厂商ABB、西门子公司等。

4功率模块串联多电平变频器

变频器采用低压变频器串联的方式实现高压输出，是电压源型变频器。它的输入侧采用移相降压型变压器，实现18脉冲以上的整流方式，满足国际上对电网谐波的最严格的要求。在带负载时，电网侧功率因数可达到95%以上。在输出侧采用多级PWM技术，dv/dt小，谐波少，满足普通异步电机的需要。

可根据负载的需要设计变频器的输出电压，是解决6kV、10kV电机调速的较好办法。功率电路采用标准模块化设计，更换简单，所用器件在国内采购也比较容易。这种变频器采用低压IGBT作为逆变元件，与采用高压IGBT的三电平变频器相比，功率元件数目较多，但技术上较成熟。与采用高压IGCT的三电平变频器相比，功率元件数目较多，但总元件数目却较少，因为IGCT需要非常复杂的辅助关断电路。由于整流变压器与功率模块的连线较多，因此变压器不能与变频器分开放置，在空间有限的场合不是很灵活。功率模块串联多电平变频器代表厂商西门子罗宾康公司、利德华福公司等。

5高压变频器应用综述

电流源型变频器技术成熟，且可四象限运行，但由于在高压时器件串联的均压问题，输入谐波对电网的影响和输出谐波对电机的影响等问题，使其应用受到限制。而且变频器的性能与电机的参数有关，通用性差，电流的谐波成分大，污染和损耗较大，且共模电压高，对电机的绝缘有影响。AB公司PowerFlex7000系列采用耐压值为6.5kV的SGCT管，最高电压也仅做到6.6kV。

电压源型变频器由于采用高压器件，输出侧的dv/dt比较严重，需要采用输出滤波器。由于受到器件耐压水平的限制，最高电压只能做到4160V。

单元串联多电平PWM电压源型变频器具有对电网谐波污染小、输入功率因数高、不必采用输入谐波滤波器和功率因数补偿装置。输出波形好，不存在由谐波引起的电动机附加发热和转矩脉动、噪声、输出dv/dt、共模电压等问题，可以使用普通的异步电动机。单元串联多电平变频器的输出电压可以达到10kV，甚至更高。

比较以上三种类型高压变频器，由于单元串联式多电平变频器的输入、输出波形好，对电网的谐波污染小，输出适用普通电动机，近几年来发展迅速，逐渐成为高压变频调速的主流方案。我国高压电动机多为6kV和10kV等级，目前三电平变频器受到器件耐压的限制，尚难以实现这个等级的直接高压输出，而单元串联式多电平变频器的输出电压能够达到10kV甚至更高，所以在我国得到广泛应用，尤其在风机水泵等节能领域，几乎形成垄断的态势。在济钢所使用的高压电机均为电压等级为10kV和6kV的普通笼型异步电动机，单元串联多电平电压源型变频器是最合适的选择。