由于單元串聯(lián)式多電平變頻器的輸入、輸出波形好,對電網(wǎng)的諧波污染小,輸出適用普通電動(dòng)機(jī),近幾年發(fā)展迅速,逐漸成為變頻調(diào)速的主流方案。
由于西屋電氣和羅賓康公司的2個(gè)發(fā)明僅在美國進(jìn)行專利申請,所以相應(yīng)的技術(shù)目前在我國屬于公知技術(shù)。
除了羅賓康公司外,還有三菱,東芝等國外廠家生產(chǎn)單元串聯(lián)式多電平變頻器。國內(nèi)近年來也出現(xiàn)了德力西,民熔等變頻器生產(chǎn)廠家。目前,國產(chǎn)變頻器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率在3500kW以下,全部為空冷。此外,也有采用三電平功率單元的方案,以及采用常規(guī)IGBT直接串聯(lián)(帶動(dòng)態(tài)均壓)的產(chǎn)品。
我國高壓電動(dòng)機(jī)多為6kV和10kV等級,目前,三電平變頻器受到器件耐壓的限制,尚難以實(shí)現(xiàn)這個(gè)等級的直接高壓輸出,而單元串聯(lián)式的輸出電壓能夠達(dá)到10kV甚至更高,所以在我國得到廣泛應(yīng)用,尤其在風(fēng)機(jī)水泵等節(jié)能領(lǐng)域,該技術(shù)方案幾乎已經(jīng)形成壟斷的態(tài)勢。
常規(guī)的單元串聯(lián)式多電平變頻器采用二極管整流,無法實(shí)現(xiàn)能量回饋功能,不適用于軋機(jī)、吊機(jī)等要求4象限運(yùn)行的場合,這是這種高壓變頻器存在的缺點(diǎn)。對要求4象限應(yīng)用的場合,目前還是以帶AFE的三電子變頻器和傳統(tǒng)的交交變頻器為主。
功率單元旁路方案大大提高了單元串聯(lián)式多電平變頻器的可靠性,從很大程度上彌補(bǔ)了元器件個(gè)數(shù)多且導(dǎo)致可靠性降低的問題。
單元串聯(lián)結(jié)構(gòu)決定了這類變頻器很容易實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì),適合大批量生產(chǎn),形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模。
功率單元采用H橋結(jié)構(gòu)已廣為接受。也有個(gè)別國外廠家在功率單元內(nèi)部采用三電平結(jié)構(gòu),以減少變頻器中功率單元的個(gè)數(shù)。但這將導(dǎo)致單元結(jié)構(gòu)和控制復(fù)雜性增加(如三電平PWM和電容中心點(diǎn)電位波動(dòng)問題),效果并不理想。
目前,國際上該技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)比較成熟,輸出電壓等級達(dá)到14.4kV,單機(jī)最大容量達(dá)到15000kW,采取水冷技術(shù)。
國外先進(jìn)廠家已采用無速度傳感器矢量控制和速度閉環(huán)矢量控制。能驅(qū)動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)和多繞組電動(dòng)機(jī)。能實(shí)現(xiàn)變頻驅(qū)動(dòng)和電網(wǎng)直接驅(qū)動(dòng)的無擾切換(同步切換)。國外無速度傳感器矢量控制高壓變頻器可達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)為:調(diào)速范圍100:1,穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速精度0.5%,轉(zhuǎn)矩線性度7%,轉(zhuǎn)矩響應(yīng)750N·m,轉(zhuǎn)速響應(yīng)20rad/s。目前國內(nèi)大部分產(chǎn)品為v/f控制。
感謝大家觀看本篇文章,覺得有幫助的記得點(diǎn)贊收藏加轉(zhuǎn)發(fā)!有更好的建議和理解可以在評論區(qū)中進(jìn)行評論,作者大大將會(huì)給你一一解答。









