電源：高壓變頻器原理

7 移相變壓器的原理是什么?

答： 以6 kV 變頻器的輸入移相變壓器為例，原邊繞組為6 kV，副邊共18 個三相繞組，每組輸出電壓為630 V。每個繞組為延邊三角形接法，分別有相等的移相角度差，每個繞組接一個功率單元，如圖5 所示。這種移相接法可以有效地消除35次以下的諧波，也就是我們經常說的36脈沖整流可以有效地消除35次以下的諧波。因此采用移相隔離變壓器進行隔離降 壓，可以保證變頻器系統對電網的諧波干擾在國家標準規定的限制值以內。

8 H級絕緣干式變壓器，H級代表什么意義?

答：干式變壓器的耐熱絕緣等級分為B 級、F級、H級及C級等。這些變壓器的出現可以讓用戶有更多的選擇。其材料的耐熱絕緣等級與其最高工作溫度的關系如表1 所列。

9 什么是可控整流?

答：整流電路按組成的器件可分為不可控、半控、全控三種。如圖6 所示，整流橋功率器件全由類似IGBT 全控開關器件組成的整流電路稱為可控整流;若由類似晶閘管半控開關組成則稱為半控整流;若由類似二極管不可控開關器件組成則稱為不可控整流。

10 多級功率單元串聯高壓變頻器靠什么提高功率因數?

答： 多級功率單元串聯高壓變頻器可提高功率因數，這是由二級管整流電路和移相變壓器的特性決定的。變壓器漏感較小且沒有直流平波電感時，二極管整流電路的基波 功率因數很高，通用變頻器里也是一樣。但由于通用變頻器沒有移相變壓器，因此其輸入電流中較高的諧波含量降低了其整體的功率因數，在直流側或者交流輸入側 加裝電抗器可以降低諧波含量，但會降低其整體的功率因數。多級功率單元串聯高壓變頻器由于裝有移相變壓器，因而消去了輸入電流中的絕大部分諧波，又保留了 二極管整流電路的高功率因數特性，因此具有較高的功率因數。對于電壓源型變頻器，稱其內部安裝的直流母線平波電容具有無功補償作用是不正確的，變頻器內安 裝的直流電容的容量和變頻器的輸入功率因數基本沒有什么關系。

11 為什么單元串聯型變頻器都采用電解電容作為濾波環節?

答：目前，在變頻器設計領域中，所采用電容有電解電容以及MKK自愈式電力電容器兩種。

高 壓變頻器在設計過程中，充分考慮變頻器發熱以及電流沖擊對電容器的影響，針對電容器的環境溫度對電容器的壽命的影響，變頻裝置在設計過程中為電容器設計專 門的散熱通道，保證電容器運行的環境溫度不高于45益;通過精確的移相式PWM 算法，確保每個功率單元平均分配負荷，保證電容器不受到電流的沖擊。故電解電容只要正確使用完全能滿足高壓變頻器正常運行的需要，在多電平串聯倍壓的技術 方案中，電解電容是最佳的選擇。

MKK 自愈式電力電容器由于受到自身容量的限制，所以其單位容量所承受的電流遠大于電解電容，故溫升更大，影響壽命，而且其價格也比電解電容高。

12 每相6 個單元串聯的高壓變頻器的相電壓電平數為多少?線電壓電平數為多少?整流脈沖數為多少?

13 為什么說dv/dt 取決于功率單元二次電壓?

答：dv/dt 即電壓變化率，功率單元IGBT 開關一次，變頻器輸出的電壓增加或者減少一個功率單元二次側的直流電壓值，而IGBT的開關時間很短，為1 滋s左右，故dv /dt 取決于功率單元二次側電壓，如功率單元二次側直流電壓為900 V，則可以認為該變頻器的dv/dt為900 V/滋s。

14 為什么功率單元串聯型高壓變頻器輸出不需要濾波器?

答：功率單元串聯型變頻裝置輸出符合IEEE519原1992 及中國電力行業對電壓失真最嚴格的要求，高于國標GB14549原93 對諧波失真的要求。變頻裝置考慮將對電網諧波影響減至最小的措施包括：

1)移相變壓器;

2)單元串聯技術;

3)優化的PWM 算法;

4)多脈沖整流技術(36 脈沖整流)，故功率單元串聯型高壓變頻器的輸出不需要濾波器，就可以拖動普通異步或同步電動機運行。

15 什么是變頻器的控制方式?高壓變頻器有哪幾種控制方式?

答： 各種電動機在實現調速時，都必須采取一些輔助手段，以改善電動機的機械特性和調速性能。以直流電動機為例，在調速過程中，必須加入電流反饋環節(內環)和 轉速反饋環節(外環)，才能使它的調速特性趨于完善。異步電動機的變頻調速也不例外，為了改善其在調速過程中的機械特性和調速性能，也必須采取一些必要的 措施。異步電動機在進行變頻調速時，可采取的方法較多，比較靈活，可以通過功能預置方便地進行選擇。變頻器說明書中所謂的控制方式，就是指在變頻器調速的 情況下，改善異步電動機特性的方式。

一般來說，變頻器主要有以下幾種控制方式。

1)V/f 控制方式即通過調整變頻器輸出側的電壓頻率比(U/f比)的方法，來改變電動機在調速過程中機械特性的控制方式。

2)空間電壓矢量控制方式是一種模擬直流電動機調速特點的控制方式，效果較好。根據其有無轉速反饋又可分為：

(1)無速度反饋矢量控制方式即不需要轉速反饋的控制方式;

(2)有速度反饋矢量控制方式即需要加入轉速反饋環節的控制方式。

3)直接轉矩控制方式這是部分變頻器采取的一種控制方式，可以通過直接控制輸出轉矩的大小來調速，其控制結果與矢量控制類似，但各有其優缺點。

4) 矩陣式交交控制方式矩陣式交交變頻省去了中間直流環節，從而可省去體積大、價格高的電解電容。它能實現功率因數為1，輸入電流為正弦且能四象限運行，系統 的功率密度大。該技術目前雖尚未成熟，但仍吸引著眾多的學者深入研究。其實質不是間接的控制電流、磁鏈等量，而是把轉矩直接作為被控制量來實現的。