A-B 1783-ETAP1F　高壓變頻器留有RS422485通訊接口，可方便地實現(xiàn)計算機監(jiān)控運行。

自動化實時控制與電機驅(qū)動控制的結(jié)合，必然對提高風機運行的綜合質(zhì)量和提高管理水平帶來巨大的影響

。
1引言 
隨著電力電子技術(shù)和微處理器技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速裝置特別是高壓變頻調(diào)速裝置正在被越來越多的用戶

所青睞。而且，隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，高壓電機的使用量也越來越大，如：油田高壓注水泵，自來水廠高

壓注水泵，火力發(fā)電廠的引風機，吸風機和注水泵，礦山用水泵，以及其它污水處理高壓水泵等。這些電機的

運行普遍存在著負荷不飽滿的問題，在很多情況下，都是在輕載的情況下運行，然而，電機卻是在額定狀態(tài)下

工作，大量的電能都白白地浪費掉了。如能采用變頻調(diào)速的措施，則可節(jié)約大量的電能，從而可減少生產(chǎn)成本

。從目前所了解的情況來看，高壓電機主要用于拖動風機和水泵等類似負載的運行。所涉及到的行業(yè)有：油田

，自來水廠，礦山，石化，發(fā)電廠和污水處理等。這種高壓電機的特點是：額定功率較大，輸入電壓高，但最

重要的是這類電機的工作電流一般都不大。相對于功率半導體開關(guān)元件來講，可以說是高電壓，小電流。因為

，功率半導體器件的導通電流一般都隨阻斷電壓的增加而增加，如目前GTO的最大容量可達到6kV/4kA.若選用

耐壓高的半導體器件來生產(chǎn)高壓變頻器，則可能由于電流太小而難于實現(xiàn)控制，而且，設備的容量沒能得到充

分的利用，并造成設備的容量浪費。其次，這同樣會使諧波增加，導致電源污染。因此，如何用較小容量的開

關(guān)元件實現(xiàn)高壓變頻調(diào)速，并且能有效地抑制諧波是本文所要闡述的內(nèi)容。

2解決高壓變頻調(diào)速的幾種途徑及分析

高壓變頻調(diào)速的研究，從目前已有的產(chǎn)品來看，高壓變頻器的實現(xiàn)方案有如下幾種：2.1采用Y-△變換

該種方法是通過降壓變壓器將高電壓等級降低到一定的電壓等級，使電機以Δ連接的形式工作，這樣就可

以采用ABB，Siemens，以及日本和韓國的中等電壓等級的變頻調(diào)速系統(tǒng)。圖1即為某6000V電機轉(zhuǎn)換連接的實施

方案示意圖。這樣一種連接方式在保證輸出功率不變的情況下，雖能滿足電壓和電流的要求，但它對dv/dt和

共模電壓的承受能力較差。如所使用電動機溫升等級為B級，就有可能因電流增加而導致電機的溫度急劇上升

，以至損壞電機。另外，該方案須增加一個變壓器，而且對高于6000V以上的電機還很難實現(xiàn)。

2.2采用高-低-高變頻調(diào)速系統(tǒng)

此種調(diào)速控制方案是將高電壓通過降壓變壓器使變頻器的輸入電壓降低，然后，將變頻器的輸出電壓通過

升壓變頻變壓器，使輸出電壓再提高到較高的電壓等級，以滿足交流電動機的電壓要求。這樣可采用廣泛使用

的一般交流變頻器，ABB和Siemens公司由于目前還沒有類似的高壓變頻調(diào)速器，這兩個公司對高壓系統(tǒng)現(xiàn)都采

用這樣一種折中的控制方案。這種控制方案可以采用較為低廉的變頻器，但由于這樣的變頻控制系統(tǒng)用到了兩

個變壓器，從節(jié)能的角度來看，其效果顯然是不理想的。而且，升壓變頻變壓器的實現(xiàn)也不容易。

2.3直接高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)

從主回路的構(gòu)成原理來看，這種控制方案最為直接和方便，無須經(jīng)過任何中間環(huán)節(jié)。Robicon公司有這種

高壓變頻器出售。該變頻器本身的效率可以做得很高，也不會對電網(wǎng)產(chǎn)生有影響的諧波，無共模電壓，不存在

dv/dt問題，對電機沒有特別的要求，即不用更換電機。但此方案是直接采用高壓變頻技術(shù)，設備成本較高。

目前國內(nèi)已有數(shù)家企業(yè)購買了該公司的變頻調(diào)速系統(tǒng)。

3直接高壓變頻的實現(xiàn)原理

從某種意義上來講，至目前為止，世界上還沒有任何一家公司能生產(chǎn)承受6000V以上電壓等級的可關(guān)斷半

導體開關(guān)元件，即便是ABB公司最新研制的IGCT也不能滿足這種高電壓等級的要求。

那么，采用什么形式或什么方式來滿足高壓變頻器的電壓要求呢本文將從電壓疊加和電磁疊加的原理出發(fā)

，描述一種實現(xiàn)高壓變頻調(diào)速的方法。與通常情況相同，將承受較低電壓的IGBT通過串聯(lián)的形式來實現(xiàn)。當然

，這種串聯(lián)不是簡單元件的串聯(lián)，因為簡單的串聯(lián)更容易損壞開關(guān)元件。高壓電機的一個顯著特點是：高電壓

，小電流。這樣可以減少因電流的增加而產(chǎn)生的附加損耗，同時，也可減少電機繞組截面積，即減少用銅量，

從而達到減少成本的目的。這就是說，高壓電機雖然電壓較高，相對而言，它的電流并不是很大，因此，在采

用IGBT元件時，為了減少生產(chǎn)成本，在保證電流負荷的情況下，應盡量選擇較小容量的器件。就是考慮到這種

因素的前提下所采取的實現(xiàn)方案。左圖表示實現(xiàn)三相逆變電源的原理，每一個小圓圈均代表一個電壓胞。右圖

表示每個電壓胞簡化了的組成原理圖，實際的電路應能產(chǎn)生零電壓的輸出，而不是僅僅用開路的方式輸出。這

里要注意的是，在每個電壓胞的三相輸入電壓與其它電壓胞的三相輸入電壓的相位之間，均存在一定的相位差

，以保證有效抑制諧波，并使變壓器原邊的負荷較為均勻。之所以采用IGBT開關(guān)元件，主要是利用它的高頻開

關(guān)特性，以實現(xiàn)靈活多變的PWM開關(guān)技術(shù)。這種電壓胞的級連方式，對于抑制諧波，減小dv/dt和共模電壓的影

響是非常重要的。另外，由IGBT構(gòu)成的電壓胞的輸入電壓都是三相輸入單相輸出的脈寬調(diào)制型變頻器，其輸出

電壓的狀態(tài)可用1，0，-1三個電壓等級表示，由此可以推得，每相5個電壓胞的輸出電壓的疊加就可以產(chǎn)生11

種不同的電壓等級（±5，±4，±3，±2，±1，0），在PWM的輸出控制中，有意識地使總電壓的輸出波形滿

足正弦輸出電壓的波形要求，并在可能范圍內(nèi)滿足電網(wǎng)的諧波要求。事實上，由于每相中的5個電壓胞的輸出

互成一定的偏差，其疊加的輸出波形比起單一的PWM輸出波形的諧波要小得多，更重要的是，這種實現(xiàn)方案可

大大減小dv/dt的影響。因此，這樣一種高壓變頻器具有很強的諧波抑制能力。

當然，衡量逆變器對電網(wǎng)的諧波污染應是根據(jù)網(wǎng)側(cè)電流的諧波大小來說明。由前面的敘述可以看出，這種

高壓變頻器的輸入端一定要有一個變壓器，其原繞組直接聯(lián)到電網(wǎng)的高電壓輸入端，而副繞組必須有15個，每

相5個副繞組。在保證各相互差120°的前提下，還要保證每相中各電壓胞的電流輸出的相位偏差。因為已假定

逆變器三相電壓的輸出是完全對稱的，只是互差120°，此處僅以一相的電壓輸出來說明。從某種意義上來講

，每相中的5個電壓胞的輸出電流都互差一定的角度，在穩(wěn)定運行情況下，對直流中間電路的直流電流而言，

基本上可以用恒定值表示，換言之，該相中所涉及到的5個繞組的電流都是均勻分配的。當然，每個繞組中都

含有一定的諧波。為使5個繞組產(chǎn)生的諧波電流通過電磁疊加，并耦合到原繞組的電流諧波能夠相互抵消，從

理論上來講，應使5個繞組的相位互差360°/5，即為72°。這樣可以使用5次諧波及5的倍數(shù)次諧波抵消，但這

樣會產(chǎn)生一定的共模電壓。但是，變壓器的連接方式不可能得到這樣的移相效果，但可以通過不同的Y-△變換

，將原副繞組連成0°，±120°以及±240°這5種方式，這樣可基本達到抵消諧波的目的。若從另外一個角度

考慮，由于每相中5個副繞組電流所產(chǎn)生的電磁疊加，已經(jīng)使很多的諧波磁通都已相互抵消了，真正耦合到原

邊的諧波已是非常小了。如果說從矢量圖的角度來進行分析，同樣可以得到這個結(jié)論。

若每個電壓胞的輸出電壓為690V，則疊加后的輸出相電壓為3450V，對應的線電壓為6000V.類似地，若要

求輸出更高的電壓，其解決的措施有兩種途徑，一種是仍維持電壓胞的輸出電壓不變，增加電壓胞的個數(shù)；另

外一種解決措施是維持電壓胞的個數(shù)不變，但提高電壓胞的輸出電壓。第一種方法用在高電壓小電流的情況，

但它要求具有更多的副繞組；第二種方法是用在高電壓大電流的情況，不需增加副繞組的個數(shù)，相對而言，輸

出的諧波要大一些。
廈門興銳達自動化設備有限公司 

聯(lián)系人：劉錦玲 銷售經(jīng)理 
熱  線：0592-5361112 
手  機：15359273791
QQ:      2859249356
微信：15359273791
EMAIL:2859249356@qq.comCAMBRIDGE A80146-2 STEEL MESH 50FT 3FT CONVEYOR BELT B452206

NEW RAMSEY AC8000 D07110A-E1?01 CIRCUIT BOARD CPU PROCESSOR REV L B303290

GENERAL ELECTRIC GE 531X139APM?AEM6 F31X139APM?AJG2 APPLICATIO?N PCB BOARD B334951

ALLEN BRADLEY 1336F-CWF2?0-AN-EN 2HP 500/600V 575V 0/400HZ MOTOR DRIVE B421349

POMPE 10AM-ST00 STAINLESS 4IN SUCTION 3IN OUT 575V 25HP SUBMERSIBL?E PUMP D389547

VICKERS PVH057R51A?A10 VARIABLE DISPLACEME?NT PISTON 57.4CC/REV PUMP B437849

NEW HUB CITY 0221-15430 521 60:1 GEAR REDUCER D438603

GENERAL ELECTRIC GE 1088642 0344 THYRISTOR RECTIFIER CELL STACK ASSEMBLY B285936

GENERAL ELECTRIC GE IC4520S1G1?5A STACK ASSEMBLY THYRISTOR RECTIFIER B285919

FISHER VEE-BALL W/ ACTUATOR SIZE 30 6 IN 300 STAINLESS BALL VALVE B438780

NEW GOULDS 3755 STEEL 2-1/4 X 2-1/2 - 6 IN CENTRIFUGA?L PUMP B286084

ENVIRO-INT?ERCEPT DCAW1223-1?34M LIQUID CHILLER 11800 BTU/HR 208-230V-A?C B233023

REIMELT ZWV DN56 PS/6 2-1/5 IN 2 WAY FLANGED DIVERTER VALVE B453763

NEW MULTI-CONV?EYOR 033A39004-?1 DRIVE PULLEY STAINLESS RUBBER 79-1/4X9IN D264724

METSO PG54019F CASING STEEL REPLACEMEN?T PART 9-1/2X16IN B264714

BAILEY NCOM03 NETWORK 90 ENHANCED MODULE 24V-DC 10.0VA CONTROLLER B390912

CUTLER HAMMER HMDLB3800T?33W TRIP UNIT MOLDED 3P 800A CIRCUIT BREAKER B236876

ABB DCS602-005?0-61-15000?A0 40HP 600V-AC 625V-DC 50A AMP DC MOTOR DRIVE B454065

NEW ELAU SM140-30-2?10-P1-47-M?1-B1 W/ BRAKE 400V-AC 47A 20NM SERVO MOTOR D433272

NEW VACON CN2.2CX6G2?N0 FREQUENCY CONVERTER 2.2/3.0KW 4.5A AMP DRIVE B440093

ABB F1H SACE F1 1250A 690V-AC AIR LOW VOLTAGE CIRCUIT BREAKER SWITCHGEAR B453798

NEW ABB 10DS3111AD?E20P1A2DA2?232X 285PSI 12 IN TEFLON FLOW TUBE B454447

FALK 96-077100-?01 HEAT EXCHANGE WATER CIRCULATIO?N PUMP SYSTEM B423339

FISHER 8550-1061 8 IN ECCENTRIC 150 STAINLESS BUTTERFLY VALVE B391632

NEW SCHNEIDER SM-070/60/?010/P1/45/?S1/B1 6680 RPM 24V-DC SERVO MOTOR D436903

FEDERAL PIONEER 25H-2 600A 600V AIR LOW VOLTAGE BREAKER SWITCHGEAR B392086

NEW ABB ACS6010030?600B120090?1 525-690V 23/26A 25/28A AC MOTOR DRIVE B392290

DAMETRIC POM-RM1 RMS-SYSTEM POSITION MONITOR PCB CIRCUIT BOARD B392152

DAMETRIC OTM-RM1 RMS-SYSTEM OPTION TEMPERATUR?E MONITOR PCB CIRCUIT BOARD B392148

DAMETRIC RPU-RM1 RMS POWER UNIT 115/93-132?V-AC 24V-DC 5A POWER SUPPLY B392122

DAMETRIC TVD-RM1 TOUCH POINT VIBRATION MONITOR RMS-SD PCB CIRCUIT BOARD B392142

NEW BARNES 4SE15044HL SEWAGE 4 IN 460V-AC 15HP SUBMERSIBL?E PUMP D440893

ABB ACS501-020?-6X00P2 20HP 600V-AC 19-1/2A ADJ FREQUENCY AC MOTOR DRIVE B391926

NEW PILLAR C4UU9AOO DB10385-4 4KW 240V-AC UNIFOIL INDUCTION SEALER COIL D314927

DAMETRIC RRU-RM1 RMS RELAY UNIT 24V-DC 250VA 8A AMP PCB CIRCUIT BOARD B392135

PARKER CDD3HLU19A?C 10IN STROKE 7IN BORE 3000PSI HYDRAULIC CYLINDER D241158

PACIFIC SCIENTIFIC R67HENA-R2?-NS-NV-00 SERVO MOTOR 27.6A 168LB-IN D241647

NEW VICKERS OCWF6F30 500 PSI 2 IN OIL COOLER HEAT EXCHANGER B441230

NEW HONEYWELL MEASUREMEN?T STAINLESS PROCOAT ACTUATOR 16V-DC 180MA 60HZ B423271

GENERAL ELECTRIC GE IC4520S1B1?2A STACK ASSEMBLY THYRISTOR RECTIFIER B287190

GENERAL ELECTRIC GE IC4520S1D1?5A STACK ASSEMBLY THYRISTOR RECTIFIER B287382

MOTIVAIR ICE120 REFRIGERAT?ED COMPRESSED AIR DRYER 1.06KW 120F 120SCFM B242722

NEW SEW EURODRIVE DFV160L4-K?S R1820V160L?4 20HP 460V-AC 70RPM GEAR MOTOR D408097

AMETEK DR656CR72X?A 080766 VACUUM 2IN 2IN 230/460V-A?C 4HP 3450RPM BLOWER D243109

AMETEK DR656CK72X 080582 REGENERATI?VE VACUUM 2IN 2IN 4HP 3450RPM BLOWER D243207

GENERAL ELECTRIC 531X303MCP?BCG1 MOTION CONTROL PROCESSOR D243567

NEW DRIVECON T43 DYNAMIC BRAKE BRAKING RESISTOR MOTOR DRIVE D453897

ABB IMASI23 BAILEY SYMPHONY ANALOG SLAVE 5V-DC INPUT MODULE B424420

REIMELT ZWV D56 2-1/5 IN 2 WAY FLANGED DIVERTER VALVE B453964

BTG MPK2200SSW SMART ROTATING CONSISTENC?Y TRANSMITTE?R B454402

BAILEY IMMFC04 INFI 90 MULTIFUNCT?ION MODULE 5V-DC 8VA CONTROLLER B408389

NEW ACCU-SORT AS800 99058938 DECODER WITH OPERATOR INTERFACE PANEL B266451

NEW RAMSEY AC8000 D07110A-E1?01-02 CPU PROCESSOR REV L D289146

ABB B52846168-?LEA AC 75HP 575V-AC 1180RPM 444T 6P 3PH ELECTRIC MOTOR B267405

NEW AEG MODICON 110-222 410 INTELLIGEN?T POSITION CONTROLLER SERVO DRIVE D425800

LEYBOLD D16BCS TRIVAC ROTARY VANE 16M3/H 208-230/46?0V-AC 1HP VACUUM PUMP B337808

LEYBOLD D16BCS TRIVAC ROTARY VANE 16M3/H 208-230/46?0V-AC 1HP VACUUM PUMP B337811

LEYBOLD D16BCS TRIVAC ROTARY VANE 16M3/H 208-230/46?0V-AC 1HP VACUUM PUMP B337810

LEYBOLD D16BCS TRIVAC ROTARY VANE 16M3/H 208-230/46?0V-AC 1HP VACUUM PUMP B337814

LEYBOLD D16BCS TRIVAC ROTARY VANE 208-230/46?0V-AC 1HP VACUUM PUMP B337781

LEYBOLD D16BCS TRIVAC ROTARY VANE 16M3/H 208-230/46?0V-AC 1HP VACUUM PUMP B337813

WORTHINGTO?N D1022 D-LINE 2 X 3 - 6IN 7-1/2HP CENTRIFUGA?L PUMP B338594

NEW THERMATECH 30GAL RECEIVING TANK W/ PUMP ASSEMBLY 1-1/2HP 230/460V-A?C D426092

BTG MPK2200SSW 0.40HP ROTATING CONSISTENC?Y 480/277V-A?C TRANSMITTE?R B248777

VICKERS PVH45B2MRS?NFS1S40 7/8IN SHAFT PISTON HYDRAULIC PUMP D358449

MCLEAN CR29 AIR CONDITIONE?R FOR HOFFMAN ENCLOSURE 230V 1026/1172W B289516

BALDOR D2007P RELIANCE 7.5HP 240V-DC 1750RPM 1810AT DC ELECTRIC MOTOR B455323

WESTERN GEAR 8110 300HP 3.50:1 GEAR REDUCER D408832

WESTINGHOU?SE DS-632 1600A 240-600V AIR LOW VOLTAGE BREAKER SWITCHGEAR B391953

NEW SPENCER 30103C1 8 IN 208-230/46?0V-AC 15HP 3510RPM CENTRIFUGA?L BLOWER D442371

NEW B&R AUTOMATION 4PP220.057?1-K03 POWER PANEL 200 OPERATOR INTERFACE Q0 D322506

WORTHINGTO?N D1022 D-LINE STAINLESS 2 X 3 - 6IN 15HP CENTRIFUGA?L PUMP B340210

NEW DODGE 210-TM7A-1?29.7-A1 10.30HP 129.7:1 GEAR REDUCER D442234