高压变频器的工作原理

1、系统的组成与工作原理

1.1 变频器组件

（1）开关柜

将电网侧电压引入变频器，变频器输出通过高压真空开关或隔离开关到电机；配有多种规格的工频旁路柜供用户选择，标准配置为手动旁路柜，用户可以执行工频旁路操作。

（2）变压器柜

装有干式移相变压器，为功率单元提供低压电源。同时通过移相技术，70%以上负载时，使电网输入侧电流谐波THD 保持在3%以下。

为变频器的核心功率部分，内装多个 H 桥功率单元，变频器的每相输出由若干个功率单元串联得到，通过协调控制各个功率单元发出的PWM 波形得到变频变压的三相输出，对电机进行变频调速。

（4）控制柜

为变频器的核心控制部分，负责整个电气系统的协调控制，通过光纤对功率单元进行控制和监测，负责各个部件之间的通讯，具备远程监控功能。配有操作按钮以及液晶人机界面。

（5）功率单元

为逆变部分的核心部件，为三相交流690V 输入，单相PWM 逆变输出。单元自身具备故障检测、保护以及状态上报功能。功率单元外观如下图。

2 单元串联原理高压变频器（6kV）的每相输出通过5 个单元串联得到，电压叠加原理如下图所。

每个单元为三相输入，单相逆变输出，系统50Hz 工作时每个单元输出电压有效值690V，5 个单元输出叠加到一起则得到相电压3450V，三相输出则得到线电压6000V。

下图为单元串联高压变频器的电路原理示意图。

功率单元外观图

电网输入经多副边移相变压器提供多套副边输出分别给功率单元供电，再由多个功率单元串联构成一相输出的方式构成三相输出，主控系统通过控制每个功率单元的PWM 输出来控制变频器输出电压的频率和幅值，从而达到控制电机转速的目的。主控系统和单元之间通过光纤进行通讯，既保证信号的可靠传输，同时保证主控制部分与高压部分的绝缘隔离。

3 移相变压器

SBH 系列高压变频器中的输入隔离变压器为干式多副边移相变压器，其电气原理如下：

变压器额定输入电压可任意，副边输出电压690V。副边共有15 套绕组（6kV 系统），每套绕组通过延边三角形接法实现一定的相移，移相角度=60O/每相单元数。通过移相变压器降压给功率单元供电，可以对整流输入电流移相多重化，再加上变压器的漏抗作用，从而消除网侧输入电流谐波。采用多副边移相变压器可把输入电流THD 控制在3%以下。

功率单元相当于 1 个单相逆变器，其电气原理图如下图所示，主要包括三相桥式整流电路、电容器组和 IGBT（或者 IPM）逆变电路以及负责光纤通讯、PWM 控制、故障检测与保护的控制电路。