高压变频器比较(内部)
三电平
目前，世界上对高压电动机变频调速技术的研究非常活跃，高压变频器的种类层出不穷，作为用户都希望能选择实用而具有良好性价比的高压变频器，如何选择便是值得研究的问题。
知己知彼，百战百胜，首先按照自己的工况拟定对高压变频器的技术要求，针对性的选择高压变频器的方案、产品和售后服务，否则会出现应用不理想，投资损失大。
不同高压变频器的电路拓扑方案具有不同的技术水平。
技术水平决定变频器和传动系统的稳定性、可靠性、使用寿命、维护费用、性价比等重要指标。
就如同笔记本电脑功能都基本相同，但不同的技术水平，质量价位从3000元到数万元之差。
为此，了解不同种类的高压变频器内含技术水平，选择变频器的品质与工况相结合，达到投入少、节能回报率高的理想效果。
2 高压变频器的概念按国际惯例和我国国家标准对电压等级的划分，对供电电压≥10kV时称高压，1kV～10kV 时称中压。
我们习惯上也把额定电压为6kV或3kV的电机称为高压电机。
由于相应额定电压1～10kV的变频器有着共同的特征，因此，我们把驱动1～10kV交流电动机的变频器称之为高压变频器。
高压变频器又分为两种性质类型，电流型和电压型，其特点区别:(1) 变频器其主要功能特点为逆变电路。
根据直流端滤波器型式，逆变电路可分为电压型和电流型两类。
前者在直流供电输入端并联有大电容，一方面可以抑制直流电压的脉动，减少直流电源的内阻，使直流电源近似为恒压源;另一方面也为来自逆变器侧的无功电流提供导通路径。
因此，称之为电压型逆变电路。
(2) 在逆变器直流供电侧串联大电感，使直流电源近似为恒流源，这种电路称之为电流型逆变电路。
电路中串联的电感一方面可以抑制直流电流的脉动，但输出特性软。
电流型变频器是在电压型变频器之前发展起来的早期拓扑。
3 电压型逆变器与电流型逆变器的特点区别(1) 直流回路的滤波环节电压型逆变器的直流滤波环节主要采用大电容，因此电源阻抗小，相当于电压源。
电流型逆变器的直流滤波环节主要采用大电感，相当于恒流源。
内馈与变频的比较
内反馈串级调速与高压变频调速的比较一、内反馈串级调速简介1、系统的组成：⑴高压内反馈串级调速电机；⑵调速控制装置：①变流柜；②控制柜；③补偿柜；2、控制对象：内反馈串级调速电机，是我公司技术人员自行开发研制的定子具有双绕组（主绕组和调节绕组）的绕线式电动机。
3、工作原理：其工作原理属绕线式三相异步电动机转子串附加电势进行调速的理论范畴，其附加电势就是由调节绕组从主绕组感应过来的，通过变流系统串入电机的转子绕组中，改变其串入电势的大小即可实现调速，同时调节绕组吸收转子的转差功率，并通过与转子旋转磁场相互作用产生正向的拖动转矩，这就使电机从电网吸收的有功功率减少，主绕组的有功电流随转速成正比变化，达到调速节能的目的。
4、适用范围：仅适用于具有递减转矩特性的风机、水泵类负载。
二、高压变频调速简介1、系统的组成：⑴高压鼠笼型电动机一台；⑵隔离变压器一台；⑶变频器一台；2、控制对象：高压鼠笼型电动机；3、工作原理：通过电力半导体器件改变电动机定子绕组所接电源的频率来实现调速的。
4、使用范围：适用所有恒转矩和递减转矩负载。
三、性能对比图1：高压变频调速系统简图 图2：内反馈串级调速系统简图1、高压变频调速必须有干式隔离变压器，此干式变压器除增加系统成本外，也给系统的安全运行带来隐患（据悉罗宾康的高压变频器在威海发电厂、西门子的高压变频器在福州自来水公司、利得华福的高压变频器在福州自来水公司都烧毁过干式隔离变压器）；内反馈串级调速没有隔离变压器。
2、高压变频调速器安装在电机定子绕组侧，因此必须处理高压，而处理高压的代价很大，所以高压变频调速的造价很高，安全性较差，维护比较困难；而内反馈串级调速控制装置只与低压的转子绕组和低压的调节绕组联接，因此内反馈串级调速控制装置为常规的低压控制装置，因此造价较低，便于维护。
3、高压变频器安装在高压电源和电机之间，其控制的最大容量为电机的额定容量；而内反馈串级调速控制装置安装在电机的转子绕组和调节绕组之间，其控制的容量为从转子绕组取出的能量而不是电机的额定容量，对于风机水泵类负载，此能量最大仅为电机额定容量的一半，因此对于控制相同容量的电机来说，内反馈串级调速控制装置的容量仅为高压变频器容量的一半，因此内反馈串级调速控制装置的造价更低，体积更小。
智能高压变频系器统技术介绍
Zinvert在系统研发设计之初即以其指导设计，将 公司已有成熟的专业电力系统微机保护核心技术移植入 控制系统，使系统具备完善的保护功能配置，保证自身 与外围相关设备与系统的安全可靠运行。
电 动 机 保 护
K2
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高压变频调速系统 5、高压变频装置加减速模糊控制技术
问题提出： 某些工艺或设备要求电机启动/停机速度快； 加、减速时间整定不正确会导致加速过流保护停机，减速过压保护停机，因 此必须正确整定加减速时间； 电机的加减速时间受电机负载的影响而不同，而变频运行时电机的负载一般 是变化的，因此在某些工况下无法达到最佳加、减速时间配合。 解决办法及意义： 采用直流电压预警、输出电流预警，采用快速矢量控制技术实现对输出拖动 电机的加减速时间、速度的控制，达到既能够充分利用变频器直流电压与输出电 流的设计裕度，又不会由于加减速时间设置的不合理导致设备运行停机。由于具
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高压变频调速系统 3、高压变频器单元改进与专利技术设计 高压变频系统无高压输入条件下，功率单元状态监视与控制调试功能
ZINVERT系列智能高压变频调速系统设计采用申请国家专利技术，实现无 高压动力电源输入情况下的包括功率单元部分的控制系统控制电源带电，可 在无高压带电条件下实现系统的功率触发信号调试、状态监视，方便地完成 控制系统的调试与单元状态信息的查询，方便变频调速系统安装调试、运行 与维护，缩短调试与维护的时间。
6kV 6kV 6kV 6kV 10kV 10kV
10kV
1000V
19
25
53.3%
56.7%
75.6％
75.6％
10kV
13
1200V
27
52.3%
69.8％
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高压变频器的工作原理与性能特点
高压变频器的工作原理与性能特点一、工作原理高压变频器是一种用于调节机电转速的电力设备，通过改变电源输入的电压和频率，控制机电的转速。
其工作原理主要包括以下几个方面：1. 电源输入：高压变频器通常接受三相交流电源输入，输入电压范围广泛，可以适应不同的电源条件。
2. 整流：输入的交流电经过整流单元，将交流电转换为直流电。
这个过程通常采用整流桥电路来实现，将交流电转换为直流电，为后续的逆变提供直流电源。
3. 逆变：直流电经过逆变单元，将直流电转换为可调频率的交流电。
逆变单元通常采用高频开关器件（如IGBT）来实现，通过调节开关器件的开关频率和占空比，可以控制输出交流电的频率和电压。
4. 输出：逆变后的交流电经过输出滤波单元，去除杂散波形和谐波，得到稳定的输出电压和频率，供给驱动机电。
5. 控制：高压变频器通过内部的控制器，根据用户设定的转速要求，自动调节输出电压和频率，实现机电的精确控制。
二、性能特点高压变频器具有以下几个性能特点，使其在工业应用中得到广泛应用：1. 宽频调节范围：高压变频器可以实现广泛的频率调节范围，通常在0-400Hz 之间。
这使得机电可以在不同的负载条件下运行，并且实现精确的转速控制。
2. 高效节能：相比传统的调速方式（如阀门调节、机械变速器等），高压变频器具有更高的能量转换效率。
通过调整机电的转速，可以根据实际负载需求提供恰当的功率输出，从而降低能耗和运行成本。
3. 精确控制：高压变频器具有精确的转速控制能力，可以实现机电的恒定转矩调速和矢量控制。
通过内部的PID控制算法，可以根据负载变化实时调整输出电压和频率，使机电运行更加平稳。
4. 保护功能：高压变频器内置了多种保护功能，包括过电流、过电压、欠电压、过载、短路、过热等保护。
当检测到异常情况时，变频器会自动停机或者降低输出功率，保护机电和设备的安全运行。
5. 多种控制方式：高压变频器支持多种控制方式，包括本地控制、远程控制、自动控制等。
高压变频器三种冷却系统及优缺点介绍
高压变频器三种冷却系统及优缺点介绍由于高压变频器本体在运行过程中有一定的热量散失，为保高压证变频器具有良好的运行环境，需要为变频器室配备一套独立的冷却系统。
综合冷却系统的投资和运营成本、设备维护量、无故障运行时间，现提出以下三种冷却系统解决方案：一、空调密闭冷却方式变频器从柜体的正面和后面吸入空气，经柜顶风机将变频器内部的热量带走排到室内。
从而在变频器室上部形成一个温度偏高、压力偏高的气旋涡流区，在变频器的正面部分形成一个偏负压区。
在运行中，变频器功率柜正面上部区域实际上是吸入刚排出的热风进行冷却，形成气流短路风不能达到有效的冷却效果。
空调通常采用下进上出风结构，从而与变频器在一定程度上形成了“抢风”现象，这就是“混合循环区”。
在这个区域变频器吸入的空气不完全是空调降温后的冷空气，空调的降温处理也没有把变频器排出的热空气全部降温，从而导致了整个冷却系统的运行效率不高。
变频器自身是节能节电设备，而通常采用的空调式冷却则造成能源的二次浪费。
这种情况在大功率、超大功率的变频应用系统中更加明显。
二、风道冷却功率单元内部散热系统通过安装在单元内的风机强制冷却单元里的散热器，使每一个功率单元满足散热需求，同时，由于功率单元内风机吹走热风，使其进风处的柜体内形成强力负压，柜外冷风大量进入高压变频气内，通过功率单元风道对单元散热器进行冷却。
同时，由于柜顶风机大量抽风，使其密闭风室内形成强力负压，加速功率单元内热风进入密闭风室，通过柜顶风机抽出高压变频器柜外。
通过建立严密畅通的风道，以及在功率单元内设计强制风冷，大大提高那高压变频器散热系统的散热能力和效率，同时，也可以减少散热器体积和功率柜体积，实现高压变频器的小型化，为用户安装高压变频器节省空间。
三、空－水冷却系统空－水冷却系统是一种利用高效、环保、节能的冷却系统,其应用技术在国内处于领先地位。
在电力、钢铁等行业的高压大功率变频应用中得到广泛的推广应用。
该系统由于其采用完全机械结构设计，较空调等电力、电子设备而言具有明显的安全、可靠性。
ROBICON高压变频器技术介绍
完美无谐波高压变频器技术介绍北京东方欣博通机电工程技术有限公司（美国罗宾康公司油气行业总代理）一、总述美国罗宾康公司生产的完美无谐波系列(Perfect_Harmony)高压变频器，该系列变频采用世界首创的功率单元直接串联的方式实现直接高压输出。
该变频器具有对电网谐波污染极小，输入功率因数高，输出波形质量好，不存在谐波引起的电机附加发热、转矩脉动、噪音、dv/dt及共模电压等问题的特性，不必加输出滤波器，就可以使用普通的异步电机，包括国产电机。
整套设备由美国进口，可靠性高。
电网电压经过副边多重化的隔离变压器降压后给功率单元供电，功率单元为三相输入、单相输出的交直交PWM电压源型逆变器结构，实现变压变频的高压直接输出，供给高压电动机。
以6KV输出电压等级为例，每相由6个额定电压为630V的功率单元串联而成，输出线电压达 6.6KV，每个功率单元分别由输入变压器的一组副边供电，功率单元之间及变压器二次绕组之间相互绝缘。
二次绕组采用延边三角形接法，实现多重化，以达到降低输入谐波电流的目的。
对于6KV电压等级变频而言，就是36脉冲的整流电路结构，输入电流波形接近正弦波。
由于输入电流谐波失真很低，变频器输入的综合因数可达到0.95以上。
逆变器输出采用多电平移相式PWM技术，6KV输出相当于13电平，输出电压非常接近正弦波，dv/dt很小。
电平数的增加有利于改善输出波形，由谐波引起的电机发热，噪音和转矩脉动都大大降低，所以这种变频器对电机没有特殊要求，可直接用于普通异步电机，不需要输出滤波器。
与采用高压器件直接串联的变频器相比，由于不是采用传统的器件串联的方式来实现高压输出，而是采用整个功率单元串联，器件承受的最高电压为单元内直流母线的电压，可直接使用低压功率器件，器件不必串联，不存在器件串联引起的均压问题。
功率单元中采用的低压IGBT功率模块，驱动电路简单，技术成熟可靠。
功率单元采用模块化结构，同一变频器内的所有功率单元可以互换，维修也非常方便。
东芝三菱及进口品牌与国产品牌高压变频器的对比
东芝三菱及进口品牌与国产品牌高压变频器的对比一，采用的关键器件不同：1．进口品牌高压变频中，凡是做的比较好的品牌，都有自己的电力电子器件和控制用的专业CPU器件，TMEIC(东芝-三菱)则是采用东芝专为电力电子开发的32位DSP,不用一般的通用CPU器件，使系统的控制功能变成以硬件控制为主的控制，而不是靠软件计算来实现控制。
因此软件的计算量不大，软件死机的现象一般不会发生。
高压变频的设计中，有很多人专业是搞器件的，因此对电力电子器件在使用上有更多的经验和专业知识，可以使器件能够发挥最好的功效，同时可以实现对器件的最好的保护。
2．国产高压变频，由于国内自己没有电力电子器件和CPU器件的研发的生产，因此设计人员对这些器件的专业知识和经验都匮乏，不能将器件的功效发挥到最佳。
国内没有专业CPU的制造，只能从国外进口。
但是国内厂家的设计人员对这些专业CPU的使用经验不足，尤其是国内有很多厂家采用工控机控制，有很多功能依靠软件来编程，这样软件的计算工作量很大，容易造成死机。
有些厂家虽然不用工控机，而是用单片机或极简易的DSP，一般都是16位的。
因此CPU的功能有限，很难进行扩展，计算速度也很慢，不适合于变频器的控制。
二．控制方式的不同：1．目前变频器的控制方式有V/F控制，矢量控制，以及直接转矩控制等。
其中矢量控制是最好的控制方式。
其特点是对电机实现实际的转速闭环控制，使电机的机械特性变硬，不论转速如何变化，电机转速基本不变，这是最好的电机控制方式，也是可以实现高精度转速控制的最佳控制方式。
而且矢量控制的最大特点是实际对的转矩电流和励磁电流进行分别控制，可以保证励磁电流恒定，保证电机磁通，从而保证转矩。
同时由于电流控制的响应速度很快，因此可以保证很高的转矩动态响应速度。
直接转矩控制实际与矢量控制原理差不多，其作用也差不多。
东芝三菱变频器，由于采用矢量控制，其电流控制的特点可以限制变频器加速时的电流，保证不会过电流跳闸，同时还可以限制减速时的再生电流，防止减速时过电压跳闸，可以大大提高运行的可靠性。
高压变频器课件.ppt
高压变频器
电机的旋转速度为什么能够自由地改变？
n = 60f/p(1-s)
n: 电机的转速 f: 电源频率 p: 电机磁极对数 s：电机的转差率
电机的转速 = 60(秒)＊频率（Hz)/电机的磁极对数 - 电机的转率
电机旋转速度单位：每分钟旋转次数，rpm/min也可表示为rpm
• 使用“矢量控制”，可以使电机在低速,如（无速度传感器时）1Hz （对4极电机，其转速大约为30r/min）时的输出转矩可以达到电机在 50Hz供电输出的转矩（最大约为额定转矩的150％）。对于常规的V/F 控制，电机的电压降随着电机速度的降低而相对增加，这就导致由于 励磁不足，而使电机不能获得足够的旋转力。为了补偿这个不足，变 频器中需要通过提高电压，来补偿电机速度降低而引起的电压降。变 频器的这个功能叫做“转矩提升”。
高压变频器
变频器是利用电力半导体器件的 通断作用将工频电源变换为另一 频率的电能控制装置。
变频器的出现将设备的可调速运 行变成可能。
变频器也可实现设备启动过程中 的保护作用。
由于变频器的可调节电源频率功 能，所以变频器还能起到节能作 用。
何为变频器
自动化与驱动培训
电机
整流 逆变
变频器是利用电力半导体器件的通断作用将 工频电源变换为另一频率的电能控制装置。
ZINVERT 产品功能介绍
1、频率设定
ZINVERT 型智能高压变频调速系统内核控制由电机控制专用双DSP 完成，装置在 现场运行时其运行频率设定方式有多种方式。主要的频率控制方式包括： LCD 面板按 键设定、远方操作盘、计算机后台通信或DCS 等智能接口设定、外部4～20mA 或0～ 10V 模拟信号输入给定、开关量频率升降给定等多种给定方式可选，可视现场具体情 况选用。远方控制信号断线时系统给出报警，并维持在断线前的运行频率。 2、运行方式
浅谈690V电压等级在新浆厂中的应用
浅谈690V电压等级在新浆厂中的应用发布时间：2022-03-14T01:30:42.644Z 来源：《科技新时代》2022年1期作者：陆江婷[导读] 在很多大型的糖业公司中通过使用690V电压系统，能够优化配电方案，使其变得更加灵活。
同时能减少设备的投资，各设备在运行过程中也能大大降低能耗的损失，为企业带来更多的经济效益。
本文从电动机的电压等级及选择、以及高压变频器的特点和性能进行阐述，最后分析企业采用690V电压等级的方案和经济效果。
希望能对相关行业带来参考。
广西广业贵糖糖业集团有限公司广西贵港市 537102摘要：在很多大型的糖业公司中通过使用690V电压系统，能够优化配电方案，使其变得更加灵活。
同时能减少设备的投资，各设备在运行过程中也能大大降低能耗的损失，为企业带来更多的经济效益。
本文从电动机的电压等级及选择、以及高压变频器的特点和性能进行阐述，最后分析企业采用690V电压等级的方案和经济效果。
希望能对相关行业带来参考。
关键词：690V电压等级、糖业、电动机电压等级、高压变频器、经济性引言广西广业贵糖糖业集团有限公司（以下简称贵糖集团）目前在一项年产10.89万吨漂白浆搬迁改造项目中，需要使用到大型的交流电动机和高压变频器等电力设备。
同时需要重新布置低压配电系统。
从当前相关行业实际使用的情况来看，在高电压和低电压之间选用690V电压系统，能够减少企业的投资，并且设备在实际运行过程中所带来的损耗会降低。
在欧洲一些国家，690V电压系统已使用较为成熟，主要应用在冶金、石化等大型工业活动中。
在贵糖集团年产10.89万吨漂白浆搬迁改造项目中，碱回收锅炉共使用了4台套690V电压等级的电动机，它们的功率大小分别为：2台630KW的炉水泵和2台355KW的引风机。
引风机容量大，而且在运行过程中需要根据实际运行情况进行调速，因此采用690V电压系统会有诸多优势。
电动机电压等级与选择按照行业中的经验，电动机功率在250KW及以下一般选用380V电压等级；电动机功率在200-400KW一般选用690V电压等级；电动机功率在400KW以上一般选用中压3.3KV或者6.3KV或者高压10KV以上电压等级。
高压变频器冷却方式介绍及对比
高压变频器冷却方式介绍及对比摘要高压变频器主要由变压器、功率单元和控制系统组成。
功率单元和控制系统内置很多发热电子元器件，而变压器本身更是发热设备。
高压变频器的故障中，因过热导致的占总故障的30%左右。
所以解决高压变频器冷却方式。
本文通过介绍高压变频器的原理及常见的散热方式，并把几种冷却方式在不同的维度进行对比，最终得出结论：在什么情况下应该选用哪种冷却方式。
关键词：冷却；高压变频器；散热；第1章高压变频器各种冷却方式简述1.1 强迫风冷变频器运行时，变压器和功率单元要产生大约输出功率 3%～5% 的热量，为了顺利带走变频器产生的热量，在变压器柜和单元柜上安装冷却风机。
变频器柜顶风机大量抽风，把变频器产生的热风通过管道排出室外，在变频器室进风口处形成强力负压，使室外的冷风大量进入变频器室内，以达到冷却效果。
为了保证散热，在变频器安装时周围需要留出距离，以保证冷却风路的畅通。
变频器安装时，后面与墙间隔不小于1.2米，左右和顶部与墙间隔不小于0.8米，变频器正面与墙间隔不小于1.5米（操作液晶屏安装于控制柜正面，考虑操作上的安全和方便）。
强迫风冷具有以下特点：投资成本低运行成本低节约变频器室空间防尘效果差1.2 空水冷系统1.2.1空-水冷却系统冷却原理空-水冷却系统冷却原理见图1-1 风路循环图和图1-2 水循环图：图1-1风路循环图图1-2水循环图1.2.2空-水冷却系统主要特点冷却效果好密闭性强价格适中技术成熟1.3空调冷却该方式主要是根据需要散热的高压变频器的总发热量和房间面积算出所采用的空调匹数及数量，然后配置相应的空调。
为高压变频器提供一个固定的具有隔热保温效果的变频器室[1]。
空调冷却具有以下特点：高效制冷室温均匀舒适独立除湿低温、低电压启动室外机耐高温运转室内密闭冷却防尘效果好运行成本高1.4纯水冷（设备本体水冷却）现阶段，对纯水冷高压变频器介绍的内容并不多。
只有少数技术水平领先的公司有此设备。
高压变频器
高压变频器主电路原理简介一、高压变频器装置的构成高压变频调速成套系统整体结构上由旁路柜、移相变压器柜、功率单元柜及控制柜组成，见图1所示。
图1、高压变频器装置构成二、功率单元原理功率单元柜为成套装置的核心部分，也是电机定子大功率变频电源的产生模块。
功率单元柜主要由功率单元箱（图1中A1～An,B1～Bn，C1～Cn）并辅以控制构成。
每个功率单元的电气原理见图2所示，每个功率单元由外部输入三相电源A/B/C供电，经内部整流滤波后逆变成单相电压U/V输出。
整流由三相不控整流完成。
逆变部分采用IGBT功率器件，控制方法采用SPWM逆变控制技术。
图2、功率单元电气原理图三、功率单元柜高压形成为了形成高压3kV、6kV或10kV电源，采用了将多个功率单元的输出电压串联叠加直接形成高压输出（如图3所示），此方法类似于干电池叠加，通过若干个功率单元的叠加可产生所需要的相电压数值。
图2、功率单元相串原理功率单元中电压、功率换算关系:1、相电压=线电压/√32、功率单元电压=相电压/功率单元串联数3、功率单元功率=变频器总功率/功率单元串联数/3例如：6 kVAC的高压变频器，功率为1.5 MW，每相由6个功率单元串联叠加而成，3相共18个功率单元，那么：相电压=6000/√3 = 3464.2 VAC功率单元电压=3464.2/6 = 577.4 VAC 功率单元功率=1500/6/3 = 83.3 kW对于3kV高压变频器，每相一般由3～4个功率单元串联叠加而成；对于6kV高压变频器，每相一般由5～7个功率单元串联叠加而成；对于10kV高压变频器，每相一般由8～10个功率单元串联叠加而成；四、EACO电容在高压变频器中的应用在高压变频器的DC-LINK这个应用场合，EACO薄膜电容以其优越的电性能得以广泛应用，EACO薄膜电容与电解电容相比较具有高纹波电流承受能力、耐高压、低ESR和ESL、长寿命、干式防爆、无极性和高频特性好等优越的电气性能，在高压变频器中DC-LINK应用薄膜电容替代电解电容是一种趋势。
高压变频器的三大分类
（1）电流源型。
电流源型逆变部分采用SGCT直接串联解决耐压问题，直流部分用电抗器储存能量，目前的技术水平可以做到7.2KV输出电压，所以适应国内大部分电压为6KV这一现状。
电流源型变频器输入侧的功率因数比较低，电抗器的发热量较大，效率比电压源型变频器低，由于采用电流控制，输出滤波器的设计比较麻烦，而两电平变频器的共模电压和谐波、 dv/dt问题较突出，所以对电机的要求较高。
虽然电流源型变频器有可回馈能量的优点，但是需要回馈能量的负载毕竟不是太多，尤其是通用型的变频器，所以电流源型变频器的市场竞争能力已经逐渐变弱。
（2）功率单元串联多电平型。
此变频器采用多个低压的功率单元串联实现高压，输入侧的降压变压器采用移相方式，可有效消除对电网的谐波污染，输出侧采用多电平正弦PWM技术，可适用于任何电压的普通电机，另外，在某个功率单元出现故障时，可自动退出系统，而其余的功率单元可继续保持电机的运行，减少停机时造成的损失。
系统采用模块化设计，可迅速替换故障模块。
由此可见，单元串联多电平型变频器的市场竞争力是很明显的。
（3）三电平型。
三电平型变频器采用钳位电路，解决了两只功率器件的串联的问题，并使相电压输出具有三个电平。
三电平逆变器的主回路结构环节少，虽然为电压源型结构，但易于实现能量回馈。
三电平变频器在国内市场遇到的最大难题是电压问题，其最大输出电压达不到 6KV，所以往往需要采用变通的方法，要么改变电机的电压，要么在输出侧加升压变压器。
这一弱点限制了它的应用。
如需进一步了解相关变频器产品的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注/。
变频器调速与液力耦合器调速的优缺点比较
变频器调速与液力耦合器调速的优缺点比较1 引言风机、水泵是量大面广的通用机械，其耗电量占发电总量的30%左右，而高压电机拖动的大中型风机水泵的耗电量约占风机水泵耗电总量的50%。
目前大中型风机水泵基本上采用档板或阀门来调节风量或流量，以满足负荷变化的要求，其电能浪费相当严重，如若采用改变电机转速来实现调节风量或流量，无疑对节约能源，提高设备工作效率意义非常重大。
但对于客户来说如何根据自己的客观情况，选择一种经济实用的调速方式，是摆在他们面前的实际问题。
本文从理论和实际两个方面对于应用高压变频器和液力耦合器的优缺点进行全面的分析和比较。
2 高压变频器的工作原理与性能特点2.1 高压变频器的发展过程高压变频器是随着现代电力电子器件的发展而逐步发展起来的一种高压电机调速产品，发展阶段大致为:（1) 从功率元件上分:SCR、GTR、GTO、IGBT、IGCT;（2) 从结构方式上分:高—低—高、三电平、二极管钳位多电平串联、电容钳位多电平串联、多电平单元串联叠加、直接矢量控制电流源逆变器、IGBT直接串联型高压变频器;（3) 从控制方式上分:晶闸管电容强制换相、晶闸管电感强制换相、GTO自关断、IGBT电压控制自关断、IGCT电流控制自关断;（4) 从控制系统上分:模拟控制，数字工控机控制，数字FPGA控制，数字DSP控制。
2.2 高压变频器的基本构成以多电平单元串联叠加型高压变频器为例对其说明。
(1) 主回路构成由高压变频器、远控操作箱、机旁操作箱及旁路开关柜等部分组成。
其中机旁操作箱和旁路开关柜为选配设备，旁路开关柜可以采用手动或自动旁路形式，系统的单线原理图如图1所示。
图1 系统的单线原理图(2) 高压变频器的构成内部是由18个相同的单元模块构成，每6个模块为一组，分别对应高压回路的三相，单元供电由移相切分变压器进行供电，原理图如图2所示。
图2 高压变频器内部结构图(3) 功率单元构成功率单元是一种单相桥式变换器，由输入切分变压器的副边绕组供电。
(完整word版)高压变频器原理及应用
高压变频器原理及应用1、引言电机是工业生产中主要的耗电设备，高压大功率电动机的应用更为突出，而这些设备大部分都存在很大的节能潜力。
所以大力发展高压大功率变频调速技术具有时代的必要性和迫切性.目前，随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，高压大功率变频调速装置不断地成熟起来，原来一直难于解决的高压问题,近年来通过器件串联或单元串联得到了很好的解决。
其应用领域和范围也越来越为广范，这为工矿企业高效、合理地利用能源（尤其是电能）提供了技术先决条件。
2、几种常用高压变频器的主电路分析（1)单元串联多重化电压源型高压变频器.单元串联多重化电压源型高压变频器利用低压单相变频器串联,弥补功率器件IGBT的耐压能力的不足。
所谓多重化，就是每相由几个低压功率单元串联组成，各功率单元由一个多绕组的移相隔离变压器供电，用高速微处理器实现控制和以光导纤维隔离驱动。
但其存在以下缺点：a)使用的功率单元及功率器件数量太多，6kV系统要使用150只功率器件(90只二极管，60只IGBT),装置的体积太大，重量大，安装位置和基建投资成问题；b）所需高压电缆太多,系统的内阻无形中增大，接线太多，故障点相应的增多；c)一个单元损坏时，单元可旁路，但此时输出电压不平衡中心点的电压是浮动的,造成电压、电流不平衡,从而谐波也相应的增大，勉强运行时终究会导致电动机的损坏；d)输出电压波形在额定负载时尚好，低于25Hz以下畸变突出；e）输出电压波形在额定负载时尚好，低于25Hz以下畸变突出;f）由于系统中存在着变压器，系统效率再提高不容易实现;移相变压器中,6kV三相6绕组×3（10kV时需12绕组×3）延边三角形接法，在三相电压不平衡（实际上三相电压是不可能绝对平衡的）时，产生的内部环流，必将引起内阻的增加和电流的损耗,也相应的就造成了变压器的铜损增大.此时，再加上变压器的铁芯的固有损耗，变压器的效率就会降低,也就影响了整个高压变频器的效率。
高压变频器
变频器的定广义变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。
随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，高压大功率变频调速装置不断地成熟起来，原来一直难于解决的高压问题，近年来通过器件串联或单元串联得到了很好的解决。
基本信息其应用的领域和范围也越来越为广范，这使得高效、合理地利用能源（尤其是电能）成为了可能。
电机是国民经济中主要的耗电大户，高压大功率的更为突出，而这些设备大部分都有节能的潜力。
大力发展高压大功率变频调速技术，将是时代赋予我们的一项神圣使命，而这一使命也将具有深远的意义。
高压大功率变频调速装置被广泛地应用于大型矿泉水应用生产厂、石油化工、市政供水、冶金钢铁、电力能源等行业的各种风机、水泵、压缩机、轧钢机等。
分类与结构高压变频器的种类繁多，其分类方法也多种多样。
按着中间环节有无直流部分，可分为交交变频器和交直交变频器；按着直流部分的性质，可分为电流型和电压型变频器；按着有无中间低压回路，可分为高高变频器和高低高变频器；按着输出电平数，可分为两电平、三电平、五电平及多电平变频器；按着电压等级和用途，可分为通用变频器和高压变频器；按着嵌位方式，可分为二极管嵌位型和电容嵌位型变频器等等。
电流型变频器由于在变频器的直流环节采用了电感元件而得名，其优点是具有四象限运行能力，能很方便地实现电机的制动功能。
缺点是需要对逆变桥进行强迫换流，装置结构复杂，调整较为困难。
另外，由于电网侧采用可控硅移相整流，故输入电流谐波较大，容量大时对电网会有一定的影响。
电压型高压变频器由于在变频器的直流环节采用了电容元件而得名，随着技术的进步，高压变频器可以实现四象限运行，也能实现矢量控制，已经成为当前传动系统调速的主流产品。
高低高变频器采用升降压的办法，将低压或通用变频器应用在中、高压环境中而得名。
原理是通过降压变压器，将电网电压降到低压变频器额定或允许的电压输入范围内，经变频器的变换形成频率和幅度都可变的交流电，再经过升压变压器变换成电机所需要的电压等级。
高压变频器 结构设计概要
一变频器定义通常所指的变频器是指将固定频率、固定电压的工频电源变换为变频、变压电源提供给电动机来改变电动机转速，从而提高电机传动系统运行效率和控制能力，从而满足工艺要求和实现节能降耗的目的装置。
二变频器分类按照输入变频器的电网电压等级分类,变频器可以分为低压（110V、220V、380V等）、中压（690V、1140V、2300V等）和高压（3kV、3.3kV、6kV、6.6kV、10kV等）；目前我们有6KV、10KV两种电压等级的高压变频器。
低压变频器目前一般直接购买，然后再进行改造，对结构来说，主要是做个机柜，把低压变频器还有其它的电器件装到这个柜里。
三高压变频器构成由功率单元柜、变压器柜、旁路柜（用户根据情况选购）和远控箱四个部分组成。
功率单元柜主要包括功率单元、旁路单元、HVF-TEMP组件、电压霍尔单元、柜顶风机组件和控制部分（对于结构来说，主要是单元控制器和主控制器和HMI单元）和照明灯。
变压器柜主要有变压器、电源切换模块、预充电组件、柜顶风机组件和照明灯等。
旁路柜属于一种开关柜，它的里面主要安装的是隔离开关或真空短路器，它的作用是电机电源开关转换的作用，是通过变频器到电机还是不通过变频器支架到电机。
旁路柜根据实际情况，种类比较多，主要分为手动和自动两种。
变频器很多非标工程项目主要是旁路柜的重新设计制造。
远控箱结构相对简单，但是种类繁多，目前结构部分还没有蓝图。
四高压变频器结构设计概述1.单元控制器，主控制器（1）对于结构来说，比较成型，外形基本固定，目前都已成蓝图，以后再设计新的控制器，基本上就是在蓝图的基础上改变；（2）机箱内部是低电压，爬电距离和电气间隙以小于5；（3）机箱壳体材料为不锈钢钢板；插件面板材料为冷轧钢板，印字面及相邻四周侧面喷冷灰（样板色）氨基烘漆（亚光），其余不喷；（4）机箱高度为口*^0.9（如6U高的机箱，高度为265.9）；机箱深度根据实际情况定。
插件面板的宽度为n*5.08-0.3；高度为n*U-1.9。
高压变频器介绍
制作人：周柏志
高压变频器的称谓
将50Hz或60Hz固定10KV或6KV电网频率变换成0-50Hz可调频率的功率变换设 备称为变频器。输出电压为3kV 、6kV或10kV的变频器称为高压变频器。
高压变频器的产业化在80年代中期才开始形成，但随着大功率电力电子器件的迅 速发展和巨大的市场推动力，高压变频器十多年来的发展非常迅速，使用器件已 经从SCR、GTR、GTO发展到IGBT、IECT、IGCT（SGCT）等，功率范围从几 百kW到几十MW，技术已经成熟，可靠性得到保证，应用越来越广。
功率柜
✓ 功率变换 部分为模 块化设计
✓ 功率单元 内部完全 采用进口 优质器件
✓ 具有可靠 性高，维 护简便的 特点
功率单元
➢功率单元同控制 系统之间采用光纤 连接，抗干扰能力 强，强电弱电完全 隔离。 ➢功率单元工作在 低压状态，技术成 熟可靠
控制柜
300mm宽度，可抽拉式 电磁兼容设计，保证控制系统的可靠性
（P：电机极对数； f：电机运行频率； s:滑差） 从 式 中 看 出 ， 电 机 的 同 步 转 速 n0 正 比 于 电 机 的 运 行 频 率
(n0=60f/p)，由于滑差s一般情况下比较小（0∽0.05），电机的实际转速n 约等于电机的同步转速n0，所以调节了电机的供电频率f，就能改变电机的 实际转速。电机的滑差s和负载有关，负载越大则滑差增加，所以电机的实 际转速还会随负载的增加而略有下降。
散热风机图片
功率柜配置德国 EBM后向离心式冷却风机。 风机冗余配置，单台风机故 障不影响变频器运行。 空气过滤网可在不停机状态 下方便更换。
变压器柜底部配置6台冷却风机，并有超 温报警和极限温度跳闸保护；在柜体上 还设置了温度显示系统。变压器顶部还 配置了EBM后向离心式冷却风机。
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800KW/6.3KV高压变频调速装置的性能、可靠性、服务比较及说明目录第一章：概述--------------------- 3 第二章：高压大功率变频器的性能--------------------- 4 第三章：技术服务---------------------- 13 第四章：ROBICON公司在国内的业绩---------------------- 16 第五章：高压变频器综合技术参数比较：---------------------- 21一、概述1、常用高压变频器分类 1.1.按输出电压方式：高高型：直接输出3kV 或6KV 高压，变频器输出没有升压变压器；其特点是可靠性高、效率高、价格贵。
高低高型：使用低压变频器输出2300V 或690V ，再增加升压变压器升到3KV 或6KV ；其特点是相对效率低（系统效率为95%）、高可靠性、价格便宜、维护成本低。
1.2.按中间环节类型：电压源：中间直流环节为电容。
电流源：中间直流环节为电感。
1.3.按电路结构型式：三电平(中心点钳位)：输出电压有3个电平。
功率单元电压串联结构：6KV 系列输出电平有13电平。
2、变频器基本结构整流电路 直流滤波环节 逆变电路的 控制 3、变频器拓扑结构一般都由三部分组成:整流电路: AC to DC(交流-直流); 中间直流环节:滤波和能量储存; 逆变器:DC to AC(直流-交流). 输出的电压(电流)和频率进行协调控制二、高压大功率变频器的性能高压大功率变频器有输入谐波、输入功率因素、输出波形质量、可靠性 四项重要性能指标 AC-DCConversionDC-AC ConversionDC LinkAC Input;fixed Frequency, fixed VoltageAC Output;variable Frequency, variable VoltageMotorCapacitor or Inductor2.1.1. 输入谐波的概念：谐波就是无用和有害的电压和电流，一般频率变化并且和基波叠加在一起；谐波产生于非线性负载，使得电流和电压不成比例。
下例是加入5次谐波的波形高压变频器输入整流环节都为非线性的，会对电网产生谐波，其输入谐波的幅值与变频器整流环节的脉冲数(或多重化的次数)密切相关。
输入谐波对电力系统的影响：如果变频器输入电流谐波较大，对电力系统会影响继电保护装置、测量仪器仪表、计算机系统及通信设备的正常工作。
谐波会使挂在同一电网的电机，变压器和电容器等用电设备损耗增大，严重时会过热或烧损。
输入谐波的标准：IEEE519-1992国际标准GB/T14549-93国家标准GB/T14549-93国家标准：对电压而言，就6KV 和10KV 电网要求电压总谐波不超过4%对电流而言，在基准短路容量为100MV A 的条件下，对每次谐波电流的幅值提出了具体的要求，对6KV 电网：✧ 2次谐波电流小于43A ✧ 3次谐波电流小于34A ✧ 4次谐波电流小于21A ✧ 5次谐波电流小于34A ✧ 6次谐波电流小于14A将各次谐波换算成百分比，也为4%左右。
12 脉冲二极管整流电路 12 脉冲二极管整流电路输入电流12 脉冲晶闸管整流电路 12 脉冲晶闸管整流电路输入电流2.1.2. 消除输入谐波的有效方法减少输入谐波的有效措施是将输入变压器进行多重化设计形成多脉冲整流。
从理论上可以推导出下列结论：12脉冲整流：11次以下谐波自动抵销 18脉冲整流：17次以下谐波自动抵销 24脉冲整流：23次以下谐波自动抵销 30脉冲整流：29次以下谐波自动抵销 36脉冲整流：35次以下谐波自动抵销 而谐波的幅值与次数是成反比的。
完美无谐波高压变频器采取多重化有效消除输入谐波。
以6KV变频器为例，变压器的18个二次绕组，采用延变三角形联结，分成6个不同的相位组，互差10度电角度，形成36脉波的二极管整流电路结构。
完美无谐波6KV系列高压变频器结构(一体式整流干式隔离变压器36脉冲整流)完美无谐波高压变频器满载时输入波形不同整流结构输入电流谐波失真比较6 脉冲电压源加2.5% LR 40%6脉冲电流源加2.5% LR 30%12脉冲电流源加5% LR 15%12 脉冲电压源加5% LR 9%单元串联多电平变频器(5cells/phase) <2%2.1.3. 输入谐波结论按照输入谐波标准并对照各种整流电路可以得出下列结论：✓整流电路脉冲数至少多于18脉冲(包括18脉冲)才能满足输入谐波的标准。
✓美国罗宾康公司完美无谐波高压变频器6KV系列整流电路脉冲数为36脉冲，谐波远远小于规定的标准，一般为2%以内，不会对电网产生影响。
2.2. 性能指标之二——输入功率因素变频器输入功率因素主要与变频器中间直流环节(电压源型或电流源型)有关。
电压源型直流环节为电容，电机需要的无功电流由电容提供，而不需要和电网交换，变频器输入功率2.3.1. 变频器输出波形质量包括输出谐波、dv/dt、共模电压转矩脉动等指标。
变频器输出谐波与变频器逆变器的结构密切相关。
变频器输出波形对电机的影响：变频器输出谐波会引起的电机附加发热和转矩脉动，噪音增加，输出dv/dt和共模电压会影响电机的绝缘。
由于应用变频调速很大部分是属于旧有设备的改造，原有的普通电机是设计成为电网直接运行的，而电网电压波形基本为正弦波。
如果变频器输出波形质量不好的话，会对电机产生影响。
如果为新电机，如果变频器输出质量不好，必须选用变频电机，价钱比普通电机贵很多。
2.3.2. 常用逆变器结构GTO/SGCT电流源型逆变器NPC:中心点箝位式(三点式)电压源型逆变器单元串联多电平移相式PWM电压源型逆变器GTO/SGCT 6KV 电流源型逆变器GTO/SGCT电流源型逆变器输出波形NPC 中心点嵌位式逆变器(又称三电平) NPC 逆变器输出波形美国罗宾康完美无谐波3KV 高压变频器结构 完美无谐波变频器输出线电压/电流波形 单元串联多电平移相式PWM 电压源型逆变器VoltageCurrentypical Snubber2.3.3. 完美无谐波变频器输出波形质量完美无谐波变频器输出的波形与正弦波非常相识，而且dv/dt 幅值小，不必设置输出滤波器，就可以使用原有的普通旧国产异步电机。
在国内大部分应用中都是6KV 旧国产电机，其中很多绝缘等级都是B 级，从应用的情况看，没有对电机产生危害。
2.4. 性能指标之四——可靠性2.4.1. 美国罗宾康公司完美无谐波高压变频器的可靠性主回路结构简单明了，没有附加的输入滤波器、输出滤波器、功率因素补偿器、缓冲电路、升压变压器等附加电路采用广泛使用、驱动简单可靠的IGBT 功率器件 公司有多年设计、生产、调试高压变频器的经验 全球业绩已达1400台，运行最大功率达19000HP有内部功率单元旁路技术，在某一个功率单元出现故障时可以在250ms 以内被旁路掉，变频器降额运行旁路状态可以长期运行，等适当时候停机处理。
对6KV 系列而言，在一个功率单元出现故障时，变频器还可以输出满载(功率单元旁路技术是罗宾康公司的专利). IGBT 特点✧ IGBT 是目前使用最广泛的功率器件 ✧ IGBT 开关速度快，损耗小 ✧ 导通压降适当✧ IGBT 门极驱动电路简单 ✧ IGBT 目前做到3300V/1200A IGCT/SGCT 特点thyristor)和其门极控制电路集中成一体化的组件。
将IGCT内的反并联续流二极管去掉就是SGCT器件。
GCT是在GTO基础上发展起来的新器件，它保留了GTO导通压降小，电压电流高的优点，又改善了其开关性能。
GCT特点：✧GCT和GTO都基于晶闸管机理，与基于晶体管机理的器件IGBT相比，导通压降小，电压、电流高, 最大电流ITSM和I2t高。
✧由于GCT的门极驱动峰值电流非常大，驱动电路需要相当容量的MOSFET和相当数量的电解电容，电路非常复杂，要求很高，所以一般由GCT生产厂家把门极触发及状态监视电路和GCT管芯，成为IGCT/SGCT✧IGCT/SGCT作为一种的电力电子器件，刚刚开始工业应用，其实际性能如何，还有待于现场应用的考验。
✧目前IGCT/SGCT的电压可达6.5KV/3000A，用于三电平逆变器时，直流母线电压做到6.6KV，适合配交流4160V的电机，如要求更高的生产电压，比如6KV交流输出，只能采取器件直接串联。
单个小IGCT驱动电路--222个部件4个IGBT驱动电路--48个部件三、技术服务3.1 ROBICON现场技术服务罗宾康国内工程师有着丰富的调试经验，可以为用户提供最好的服务。
如果用户设备有任何问题，我们会在24小时内响应。
ROBICON现场服务人员的目的是使所供设备安全、正常投运。
初步的现场服务计划如下。
现场服务计划表3.2 罗宾康公司现场服务工程师情况表3.3 ROBICON现场服务人员的职责ROBICON现场服务人员的任务主要包括设备催交、货物的开箱检验、设备质量问题的处理、指导安装和调试、参加试运和性能验收试验。
在安装和调试前，ROBICON技术服务人员将向买方进行技术交底，讲解和示范将要进行的程序和方法。
对重要工序(见下表)，ROBICON技术人员要对施工情况进行确认和签证，否则业主不能进行下一道工序。
经ROBICON确认和签证的工序如因ROBICO技术服务人员指导错误而发生问题，ROBICON负全部责任。
ROBICON提供的安装、调试重要工序表3.4 培训为使合同设备能正常安装和运行，ROBICON公司提供下列培训：四、ROBICON公司在国内的业绩五、高压变频器综合技术参数比较：5.1. 著名品脾（高压变频器）综合技术参数比较（见下表）5.2 著名品脾（高压变频器）综合参数比较总结（见下表）✓注：1、表中的综合性能是指控制对象为水泵或风机类变力矩负载2、四种品牌都具有自动调节和远程控制功能5.3 美国罗宾康公司完美无谐波高压变频器——全新一代全数字控制系统控制特点全数字控制，控制精度高采用开环和闭环矢量控制数字化调制技术(载波频率可调)友好的人机界面和完善的诊断功能具有多种标准通信协议(Modbus,Profibus,DeviceNet etc.)并内置Modbus新型快速功率单元旁路技术(中心点漂移)输入电能质量监控控制参数自动优化(电机参数自动优化)双频制动技术具有同步切换功能支持同步电机变频控制支持高速电机(0-330Hz)支持多语言(英语、意大利语、日语、中文)完美无谐波变频器操作和维修特点功率单元为抽屉式模块化设计，可以很容易地从变频器中取出，故障功率单元可以在10分钟内由普通的电器技术员换调内部变压器为干式，维护极其方便完善的故障诊断和记录，方便用户定位故障点，直接显示故障位置和内容(而不是代码显示)对变频器历史状态进行记录，故障发生前后时刻内部变量自动锁存用户技术人员可以自己修理功率单元，对功率器件的配套性要求不高功率单元旁路选件可以使故障单元在变频器运行的情况下被旁路完美无谐波系列高压变频器特点总结✧高压直接输出，高高结构，没有升压变压器,不需输入输出滤波器✧正弦波输入，无需滤波器，输入谐波优于IEEE 519 1992标准和国家标准GB/T14549-93✧97% 系统总体效率(包含变频器和变压器部分)✧多电平输出，无需滤波器，几乎完美正弦输出波形(无需输出滤波器)，适用普通电机✧体积最小的高压变频器✧模块化设计，冗余设计✧单元串联多电平PWM专利技术✧IGBT功率器件✧输入功率因数0.95以上，无需功率因数补偿✧模块化设计，维护方便✧功率单元自动旁路技术，无间断运行✧矢量控制技术✧全数字控制✧适用于异步电机，同步电机和绕线电机✧全球范围内超过1400台销售业绩，国内超过140台，业绩处于第一。