淺析功率單元的工作原理

變頻功率單元的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為交—直—交三相整流/單相逆變電路。

三相交流輸入信號(hào)經(jīng)三相不可控橋式整流電路整流后成為脈動(dòng)直流電，在經(jīng)濾波電容濾波為直流電壓送到單相橋式逆變電路中，逆變電路由4支IGBT組成，構(gòu)成H橋結(jié)構(gòu)。適當(dāng)控制四支IGBT的開關(guān)次序，即可在每個(gè)單元的輸出得到0V、±Ud3個(gè)電壓電平(Ud為功率單元直流電壓的幅值)。將變頻器每相的8個(gè)功率單元（10KV系統(tǒng)）依次串聯(lián)（A1單元的輸出u1連到A2單元的輸出u2,依次類推，最后將A8、B8、C8三個(gè)單元三個(gè)單元的輸出u1連在一起作為變頻器的中點(diǎn)），即可在每相的輸出得到17個(gè)電壓電平。

功率單元額定電壓為690V 時(shí)，直流母線電壓為960V 左右。逆變器由2 個(gè)耐壓為1700V 的IGBT 模塊組成H 橋式單相逆變電路，通過PWM 控制，u1 和u2 兩端得到高壓變頻的交流輸出，輸出電壓為單相交流0-690V。

逆變器輸出采用多電平移相式PWM 控制技術(shù)。同一相的功率單元輸出相同幅值和相位的基波電壓，但串聯(lián)各單元的載波之間互相錯(cuò)開一定電角度，實(shí)現(xiàn)多電平PWM，輸出電壓非常接近正弦波。每個(gè)電平臺(tái)階只有單元直流母線電壓大小，du/dt 很小，使得電動(dòng)機(jī)絕緣不會(huì)受到影響。

功率單元與主控系統(tǒng)之間通過光纖進(jìn)行通信，以解決強(qiáng)弱電之間的隔離問題和干擾問題。功率單元采用模塊化結(jié)構(gòu)，所有的功率單元可以互換，維修也比較方便。

功率單元采用較低的開關(guān)頻率，以降低開關(guān)損耗，且可以不用浪涌吸收電路，提高變頻器的功率。由于采取多電平移相式PWM，等效輸出開關(guān)頻率很高，且輸出電平數(shù)增加，可大大改善輸出波形，降低輸出諧波，諧波引起的電動(dòng)機(jī)發(fā)熱、噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)都大大降低。所以這種變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)沒有特殊的要求，可用于普通的高壓電動(dòng)機(jī)，也可以用于舊電動(dòng)機(jī)，且不必降額使用。