变频装置采用多电平串联技术,6KV系统结构见图1,由移相变压器、功率单元和控制器组成。6KV系列有21个功率单元,每7个功率单元串联构成一相。
每个功率单元结构以及电气性能完全一致,可以互换,其电路结构见图2,为基本的交-直-交单相逆变电路,整流侧为二极管三相全桥,通过对IGBT逆变桥进行正弦PWM控制,可得到如图3所示的波形。
每个功率单元结构上完全一致,可以互换,其电路结构,为基本的交-直-交单相逆变电路,整流侧为二极管三相全桥,通过对IGBT逆变桥进行正弦PWM控制,可得到如图3所示的波形。
输入侧由移相变压器给每个单元供电,移相变压器的副边绕组分为三组,构成42脉冲整流方式;这种多级移相叠加的整流方式可以大大改善网侧的电流波形,使其负载下的网侧功率因数接近1。
另外,由于变压器副边绕组的独立性,使每个功率单元的主回路相对独立,每个功率单元等效为一台单相低压变频器。
输出侧由每个单元的U、V输出端子相互串接成星型接法直接给高压电机供电,通过对每个单元的PWM波形进行重组,可得到如图4所示的阶梯正弦PWM波形。这种波形正弦度好,dv/dt小,可减少对电缆和电机的绝缘损坏,无须输出滤波器就可以使输出电缆长度很长,电机不需要降额使用,可直接用于旧设备的改造;同时,电机的谐波损耗大大减少,消除了由此引起的机械振动,减小了轴承和叶片的机械应力。
当某一个单元出现故障时,通过使图2中的软开关节点K导通,可将此单元旁路出系统而不影响其他单元的运行,变频器可持续降额运行,可减少很多场合下停机造成的损失。