高壓變頻器主要應(yīng)用于治金、礦山、電廠、水廠、石油、化工等領(lǐng)域的高壓大功率電動機(jī)控制和節(jié)能驅(qū)動中,實(shí)踐證明效果顯著。因此,高壓變頻器的發(fā)展和應(yīng)用越來越受到人們廣泛的重視。低壓變頻器問世后,隨著控制理論的發(fā)展、電力電子器件的發(fā)展、數(shù)字信號處理技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,倍頻器技術(shù)已日趨完善。但高壓變頻器的高電壓、大電流特點(diǎn)受到功率器件電壓和電流等級的限制,不能簡單地采用低壓功率器件串并聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)高電壓、大電流的目的將低壓變頻器的技術(shù)直接應(yīng)用到高壓變頻器上。目前,國內(nèi)外各變頻器生產(chǎn)廠商采用不同的功率器件和不同的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)滿足各種不同電壓等級高壓變頻的要求,其技術(shù)已處于發(fā)展與成熟階段。
  高壓變頻器主電路所要求的高電壓和大電流能用低壓功率器件的串聯(lián)和并聯(lián)方式解決,但都會出現(xiàn)問題。功率器件串聯(lián)使用時,因各器件的電阻和極間電容的分散性不同,不可避免地存在動態(tài)和靜態(tài)均壓問題。雖然可以采取相應(yīng)的均壓措施,但會使電路變得更復(fù)雜。又因?yàn)楣β势骷拇?lián)結(jié)構(gòu),要求串聯(lián)功率器件必須同時導(dǎo)通和同時截止,避免導(dǎo)通和截止不一致引起器件損壞,這就極大地提高了對驅(qū)動電路的要求高壓變頻器若采用低壓變頻器的雙電平逆變器,便會產(chǎn)生較大的高次諧波和過高的du/dt,這會污染環(huán)境,導(dǎo)致電網(wǎng)及周圍受到電磁影響,同時使電動機(jī)發(fā)熱增加,絕緣過早老化,影響電動機(jī)使用效率和壽命。
  目前,高壓變頻器主要有高一低一高方式高壓變頻器,功率器件串聯(lián)二電平高壓變頻器,單元串聯(lián)多重化高壓變頻器,多重化整流電路多電平逆變器方式的高壓變頻器和變壓器耦合輸出高壓變頻器等。高—低一高方式的高壓變頻器是中間環(huán)節(jié)使用低壓通用變頻器,技術(shù)成熟,也避免了開關(guān)器件靜態(tài)、動態(tài)均壓的問題,但存在中間低壓環(huán)節(jié)電流大、效率低的缺點(diǎn)。功率器件串聯(lián)二電平高壓變頻器利用成熟的低壓變頻器技術(shù),采用相應(yīng)的均壓等措施將功率器件串并聯(lián)以滿足高壓變頻器大電流、高電壓的要求,電路結(jié)構(gòu)和控制簡單,成本低,但輸出的dw/dt較大,對電動機(jī)的絕緣造成危害,諧波成分高,需用優(yōu)化PwM技術(shù)和輸出濾波器加以解決。本節(jié)主要介紹多電平逆變器和多重化整流電路的基本工作原理,單元串聯(lián)多重化整流多電平逆變式高壓變頻器及變壓器耦合式高壓變頻器。