高压逆变器结构

2018-03-12

为了承受高电压,在中、高压变频器中逆变器的主电路目前采用如下一些结构。

电流型变频器(为了对接地短路也实现保护,把滤波电感分为两半),虚线框内为逆变器部分,功率开关器件采用GTO。这种电路简单、可靠,所用功率器件较少,但因各器件的动态电阻和极电容不同,存在稳态和动态均压问题,采取与器件并联R和RC的均压措施,会使电路复杂,损耗增加;同时,器件串联对驱动电路的要求也大大提高,要尽量做到串联器件同时导通和关断,否则,由于各器件通、断时间不一,承受电压不均,会导致器件损坏,甚至整个装置崩溃。GTO器件需加缓冲电路。

直流环节由电容C1、C2分成两个电压,属电压型逆变器。每相桥臂有四个功率开关器件,每个均并有续流二极管。以A相为例,其中1、4为主管,2、3为辅管。辅管与二极管5、6一道钳制输出端电位等于中点0点电位(所以也称中心点钳位逆变器),通过控制功率器件1~4的开通、关断,在桥臂输出点可获得三种不同电平。例如,在2导通情况下,由1、3的交替通、断,A相电压可获得+、0两种电平(或者说,2、4保持通、断不变,1、3由通、断→断、通时,A端电位由+→0);在3导通情况下,由2、4的交替通、断,A相可获得0、-两种电平与常规只有一个直流电压,桥臂上、下管交替通断每相输出只有+、-两种电平的逆变器相比,3电平逆变器由于输出电压电平数增加(相电压由2个增加到3个,线电压由3个增加到5个),每个电平幅值下降,同时,每周期开关状态由23=8种增加到33=27种,增加了PWM控制谐波消除算法的自由度,在同等开关频率下,可使输出波形质量有较大提高,输出dv/dt也有所减少。另外,虽然同一臂上有器件串联,由于不出现任何两个串联器件同时导通或关断,所以不存在器件动态均压问题。加之每个主开关器件所承受的电压仅为直流侧电压的一半,很适合高压大。

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