完美無諧波高壓IGBT變頻器

用此式算出基波與各次諧波的幅值為：

Im1=5.274Id；Im5=0.220Id；Im7=0.118IdIm11=0.055Id；Im13=0.0433Id；Im17=0.033IdIm19=0.0317Id；Im23=0.0358Id；Im25=0.0026Id輸入電流ia的付里葉級數(shù)式為：

ia=(＋)(sinωt＋0.0417sin5ωt

＋0.0223sin7ωt＋0.0104sin11ωt＋0.0082sin13ωt

＋0.0063sin17ωt＋0.006sin19ωt＋0.0067sin23ωt

＋0.00048sin25ωt＋…）（18）

由此式可知25次以下的諧波大大減小了。

4功率單元模塊化

為了便于生產(chǎn)和維修，完美無諧波高壓變頻器采用了功率單元模塊化方式，功率單元模塊的電路如圖7所示。它是由熔斷器、三相橋式整流器、直流濾波電容及IGBT單相全橋逆變器組成的電壓型功率單元。單元中的直流濾波電容要足夠大，以使變頻器可以承受30％的電源電壓下降和5個周波的電源電壓失電。

用33kVIGBT開關(guān)器件組成的功率單元，可以輸出4160V中壓的、兩個功率單元串聯(lián)的SPWM電壓源變頻器如圖8所示。由于串聯(lián)的功率單元個數(shù)少，為了獲得優(yōu)良性能，在變頻器的輸出端可以附加輸出交流濾波器。輸入整流電源采用的是18相三重疊加整流器。

采用五個電壓為690V的IGBT功率單元串聯(lián)，輸出電壓為6000V的電壓源變頻器電路如圖9所示。由于采用的是具有獨立直流電源的功率單元模塊的串聯(lián)，所以不存在均壓問題。功率單元中IGBT的開關(guān)頻率為600Hz，每相有五個功率單元串聯(lián)，所以輸出相電壓的等效開關(guān)頻率為6000Hz。輸入整流電路采用的是6000V的電壓源變頻器30相五重疊加整流電路，輸入電流失真為08％，輸入電壓失真為12％，輸入輸出電壓和電流的波形非常接近于正弦。

圖8兩個功率單元串聯(lián)的SPWM電壓源變頻器（輸出電壓4160V）

圖9五個功率單元串聯(lián)的輸出電壓為

5結(jié)語

這種完美無諧波高壓IGBT變頻器，解決了高壓變頻器存在的開關(guān)器件串聯(lián)均壓、諧波和效率三大難題。采用具有獨立直流電源單相橋式SPWM逆變器的直接串聯(lián)疊加技術(shù)，減小了輸出電壓的低次諧波，方便了輸出電壓的調(diào)節(jié)，消除了開關(guān)器件串聯(lián)的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)均壓問題，減少了單個開關(guān)器件的開關(guān)頻率，提高了逆變效率；采用多相多重疊加整流技術(shù)，減小了輸入電流諧波，減少了對市電電網(wǎng)的污染，提高了輸入功率因數(shù)；采用功率單元模塊化技術(shù)方便了安裝與維修，提高了變頻器的可靠性。