中高壓變頻器的分類和比較

圖5 LCI變頻器的電壓和電流波形

圖6 LCI變頻器的網(wǎng)側(cè)諧波

其優(yōu)點是直流轉(zhuǎn)動特性；功率無限制；對電網(wǎng)無短路加載現(xiàn)象；可以四象限運行；包括弱磁部分調(diào)速范圍可達1:50；即使在低負載率下也有高的效率；免維護（無電刷、無熔斷器）；對電機絕緣無損害，電纜長度無限制。

其缺點是低速下須采用斷流換向；功率因數(shù)與轉(zhuǎn)速有關；過載能力差，1.5～2倍。

適用于高速無齒輪傳動離心泵（鍋爐給水泵）、壓縮機、高爐風機、船舶主傳動以及同步發(fā)電機的起動等場合。

4 GTO（SGCT）電流源型變頻器

采用自關斷器件GTO（SGCT）的電流源型變頻器，直流電路有大電感，可起到保護開關器件的作用，用于異步電機的調(diào)速。其功率范圍可達1.5～10MW，電壓范圍可達1.5～6kV，輸出頻率可達220Hz。電壓超過3kV時，功率器件需要串聯(lián)。

其主電路結構，電壓電流波形，網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)分別如圖7、圖8、圖9所示。

圖7 GTO電流源型變頻器主電路結構

圖8 GTO電流源型變頻器的電壓、電流波形

圖9 GTO電流源型變頻器的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)

其優(yōu)點是采用合適的PWM脈沖形式時可得到很低的轉(zhuǎn)矩脈動；輸出頻率高，可達220Hz；電機的損耗小；可四象限運行；動態(tài)性能高；可實現(xiàn)無熔斷器設計，可靠性高；對電機絕緣無損害，電纜長度無限制。

其缺點是不宜弱磁運行；功率因數(shù)與速度有關，網(wǎng)側(cè)晶閘管整流，輸入電流諧波大；會產(chǎn)生較大的共模電壓，當沒有輸入變壓器時，共模電壓會施加到電動機定子繞組中心點與地之間，影響電動機的絕緣；對電網(wǎng)電壓的波動較為敏感，電壓下降15％時會保護停機；對電動機的負載特性敏感，現(xiàn)場調(diào)試非常麻煩。

適用于水泵（鍋爐給水泵）、風機、壓縮機等。

5 功率器件串聯(lián)直接高壓二電平電壓源型變頻器

成都佳靈電氣公司經(jīng)過多年研制，解決了功率器件IGBT的直接串聯(lián)技術問題，使真正無輸入、輸出變壓器的直接高壓變頻器成為現(xiàn)實。這不但大大提高了變頻器的效率，而且大大減小了變頻器的體積和重量。采用抗共模電壓技術以取消輸入變壓器，采用了輸出濾波器和優(yōu)化的PWM波形，大大降低了諧波含量，可使總諧波含量（THD）降低到2％以下。采用二電平逆變，使電路結構和控制簡單，縮小了體積，降低了成本。

直接串聯(lián)高壓變頻器主電路結構如圖10所示。可四象限運行的主電路結構如圖11所示。

圖10 IGBT直接串聯(lián)高壓變頻器主電路結構

圖11 可四象限運行的IGBT直接串聯(lián)高壓變頻器主電路結構

其優(yōu)點是結構簡單，二電平逆變器技術成熟；效率高，可達98％；動態(tài)性能好，過載能力強；可實現(xiàn)四象限運行；對電機絕緣無影響，電纜長度無限制；體積小、重量輕、成本低。

其缺點是無輸入變壓器，6脈沖整流網(wǎng)側(cè)諧波大，需采用進線電抗器；二電平逆變du/dt大，且輸出諧波大，需采用優(yōu)化的PWM技術及輸出濾波器加以解決。

適用于軋機、起重機械、電力機車牽引、船舶主傳動、風機、水泵和壓縮機等。