单元串联多重化电压源型变频电源

    所谓多重化技术就是每相采用几个低压PWM功率单元串联组成，各功率单元由一个多

绕组的隔离变压器供电，用高速微处理器实现控制和以光导纤维隔离驱动。多重化技术从根

本上解决了一般6脉冲和1 2脉中频电源所产生的谐波问题。6kV多重化变频电源的主电路拓扑结构图。图7-50为五功率单元串联变频器电气连接图。多重化电压源型变频电源每相由5个额定电压为690V的功率单元串联，因此相电压为5×690V= 3450V，所对应的线电压为6000V(如果每相用4个480V的功率单元串接时，输出线电压则为

3300V)，每个功率单元由输入隔离变压器的1 5个二次绕组分别供电，15个二次绕组分成5

组，每组之间存在一个相位差。中以中间Delta接法为参考上下方各有两套分别超前(+)和滞后（一）12。、24。的4组绕组。所需相差角度可通过变压器的不同连组别来实现每个功率单元都是由IGBT构成的三相输入、单相输出的低压PWM电压型逆变器。每个功率单元输出1、0、-1三种状态电平，每相5个单元叠加，就可产生11种不同的电平等级，分别为±5、±4、±3、土2、土1和O。用这种多重化方法构成的高压变频器，也称为单元串联多电平PWM电压型变频器。

    由电网引入的三相高压交流电经移相变压器，由其副边每相的5个二次线圈将电压移相

1 2。后供给5个功率单元。各功率单元如图7-51所示，即为常规交一直一交电压型逆变器，

输入侧为三相全桥二极管整流环节，中间为电容滤波环节，输出侧为IGBT中频电源单相全控形式。5个功率单元相叠加即可输出高电压正弦波给交流感应电动机。采用功率单元串联而不是用传统的功率器件串联求实现高压输出，所以不存在功率器件均压的问题。每个功率单元承受全部的输出电流，但仅承受1/5的输出相电压和1/15的输出功率。每个功率单元承受的电压为690V，5个单元串联后相电压为3450V，对应的线电压为6000v。在单元串联多重化电压源型变频电源的设计中采用的先进技术有：

    ①曲折变压器移相技术。逆变整流侧通过曲折变压器移相而实现30脉冲整流，从理论

上29次以下的谐波电流都可以消除，使变频电源的谐波抑制能力大大加强。因整流桥采用

二极管整流，任何负载下输入电压与输入电流的相移接近于1，这种关系通过变压器折合到

一次侧，使电网侧电压与电流之间几乎无相移，因此功率因数可以接近于l。

    ②采用高频快速的IGBT作为主回路的开关功率器件，提供了较高的开关频率，以减

小电流和转矩的脉动。

    ③采用全数字化光纤控制技术，控制柔性和可靠性大大提高。

    ④采用多级PWM输出波形生成技术。单元逆变桥输出PWM波形，并经5级移相叠

加后得到变频电源输出电压，输出电压呈现电平台阶形逐级错开的理想状态，实现了高质量

的功率输出，大大减少了输出电压的du/dt脉动对电机绕组的冲击。在这种PWM控制方法

下，功率器仵的开关频率是电机绕组的等效开关频率的lo倍，以较小的功率器件开关损耗

实现了较高的电机运行性能。

    ⑤实现了功率单元标准模块化、IGBT中频电源驱动电路智能化，并在功率单元回路设计中应用了功率母线技术。系统设有完善的检测及保护功能。