中压变频技术动态与市场展望（1）
摘要：文中从变频技术发展及国内中压变频技术动态，阐述了我国中压变频技术创新，探讨了该项技术走向市场所面临的机遇和挑战。
关键词：中压变频 技术创新 市场竞争
1.中压变频技术
中压变频技术泛指3KV.6KV.10KV三个电压等级领域的变频技术,为实现对中压大功率交流电动机实现变频调速,人们提出了多种拓扑形式,比较适用并以产品化的有,交---交变频、单元串联多多电平、三电平，但中压变频技术是建立在电力电子器件制造工艺改进和制造水平提高的基础上，尤其是高电压大容量GTO、IGBT、IGCT器件的开发成功，促进电压型PWM变频调速传动技术得以迅速发展，以使得中压变频技术性能日益完善。在中压变频技术的几种拓扑形式中，交---交变频由于采用控制移相方式，功率因数较低，一般仅有0.6—0.7,而且谐波大,但因为早期中压变频大功率的主要形式,已有较广泛的应用,但就从其发展前途有被淘汰的趋势。直接高压方式，虽然具有损耗小、无降压升压变压器等特点，但由于其产生大量的高次谐波，在应用中受到一定的限制，而单元串联多电平形式，由于它在谐波、效率和功率因数等方面的优势，在不要求四象限远行的负载下有着较广泛的应用前景。而三电平控制是今后变流技术发展的一种主要趋势，其具有以下特点：
1.1采用三电平拓扑能有效的解决电力电子器件耐压不高的问题,由于每一个主管承受的关断电压仅为直流侧电压的一半,因此它适用于高电压大功率.
1.2三电平拓扑单个桥能输出三种电平(+U d/2、--Ud/2、0)，线（相）电压有更多的阶梯来模拟正弦波，使得输出波形失真度减少，因此谐波大为减少。
1.3多级电压梯波减少了du/dt,对电机绕组绝缘冲击减小
1.4三电平PWM方法把第一组谐波分布带移至二倍频开关频率的频带区,利用电机绕组电感能较好的抑制高次谐波对电机的影响。
1.5三电平拓扑形式能产生3*3*3=27种空间电压矢量,较两种电平大大增加,矢量的增多带来谐波消除算法的自由度,可得到很好的输出波形。
2.国内中压变频技术动态
国际上具有生产研制新型大功率中压变频装置能力的均是各大知名电气公司,在我国目前应用的产品有美国AB公司的1557系列、美国罗槟康（ROBICON）公司和日本东芝公司等，并有国际各大电气公司抢占我国中压变频器市场的趋势。我国于1996年经国家科委、北京市科委批准由北京凯琦北方电气有限公司承担的“无电网污染高压大功率变频器”产品的研制，经过二年的研究，成功开发出具有独立知识产权的“无电网污染高电压大功率变频器”。并于1998年6月月通过国家科委、国家经贸委、北京市科委组织的技术鉴定。该变频装置具有高功率因数、高效率、无谐波污染、无需专用电机等优点，在技术上以达到国际先进水平，填补了国内这一领域的空白，其三相系统主电路结构如图1所示：由电网引入的三相高压交流电经移相变压器，由其付边每相的5个二次线圈将电压移相120供给5个功率单元各功率单元如图2所示，即为常规交---直---交电压型逆变器，输入侧为三相全桥二极不控整流，中间为电容滤波环节，输出侧为IGBT单相全控形式。即在A.B两点之间得到PWM波形,5个功率单元相叠加即可输出高电压正弦波给交流感应电动机。每个功率单元承受电压为690V，5个单元串联后相电压为3450V，对应线电压为6000V。该装置在系统设计上采用了多项先进技术如下：
2.1曲折变压器移相技术,逆变整流侧通过曲折变压器移相 实现的30脉冲整流,从理论上29次以下的谐波电流都可以消除,使装置的谐波抑制能力大大加强。因内整流桥采用二极管不控整流，任何负载下输入电压与输入电流的相移接近于1，这种关系通过变压器折合到一次侧，使电网侧电压与电流之间几乎无相移，因此功率因数可以接近于1。
2.2采用高频快速的IGBT作为主回路的开关器件,提供了较高的开关频率,以减小电流和转距的脉动。
2.3全数字化光纤控制技术的应用,控制柔性和可靠性被大大提高。
2.4多级PWM输出波形生成技术,单元逆变桥输出PWM波形和以及5级移相叠加后得到的变频器输出电压呈现电平台阶形逐级错开的理想状态，实现了高质量的功率输出，大大减少了输出电压的du/dt脉动对电机绕组的冲击，在这种PWM控制方法下，器件开关频率是电机绕组的等效开关频率的10倍，以较小的器件开关损耗实现了较高的电机运行性能。
2.5功率单元标准模块化,IGBT驱动电路智能化,并在功率单元回路设计中,应用了功率母线技术。系统有着完善的检测及保护功能，并具有与PC机现场总线的标准接口，采用键盘操作和大屏幕液晶汉显界面。