CI858K01 3BSE018135R1關(guān)于中、高壓變頻器的一些知識

關(guān)于中、高壓變頻器的一些知識

摘要：中、高壓變頻器主電路不像低壓變頻器那樣，至今還沒有統(tǒng)一的拓撲結(jié)構(gòu)，它們從功率開關(guān)器件，到整流器和逆變器都有多種形式，介紹了這些方面的知識，以供選用時進行分析比較。關(guān)鍵詞：高壓變頻器；集成門極換相晶閘管；三電平；多重化；PWM整流器

在低壓變頻調(diào)速完全成熟、并獲得廣泛應(yīng)用之后，現(xiàn)在不少廠家對中、高壓電機采用變頻調(diào)速正在躍躍欲試，猶如十多年前開始推廣應(yīng)用低壓變頻調(diào)速的情勢一樣（在電氣傳動領(lǐng)域，將2.3～10kV習(xí)慣上稱作高壓，而與電網(wǎng)電壓相比，只能算作中壓）。然而不像是低壓變頻器，無論哪種產(chǎn)品，它們的主電路形式基本相同，而中、高壓變頻器則到目前為止，還沒有近乎統(tǒng)一的拓撲結(jié)構(gòu)。為此，本文就目前中、高壓變頻器的有關(guān)知識作些闡述和介紹，以供選用時進行分析比較。 1功率開關(guān)器件

中、高壓變頻器首先依賴于高電壓、大電流的電力電子器件。目前應(yīng)用于中、高壓變頻器的電力電子器件主要有下列幾種。

1?1GTO

門極可關(guān)斷（GTO）晶閘管是目前能承受電壓最高和流過電流最大的全控型（亦稱自關(guān)斷）器件。它能由門極控制導(dǎo)通和關(guān)斷，具有電流密度大、管壓降低、導(dǎo)通損耗小、dv/dt耐量高等突出優(yōu)點，目前已達6kV/6kA的生產(chǎn)水平，最適合大功率應(yīng)用。但是GTO有不足之處，那就是門極為電流控制，驅(qū)動電路復(fù)雜，驅(qū)動功率大（關(guān)斷增益β=3～5）；關(guān)斷過程中內(nèi)部成百甚至上千個GTO元胞不均勻性引起陰極電流收縮（擠流）效應(yīng)，必須限制dv/dt。為此需要緩沖電路（亦稱吸收電路），而緩沖電路既增大體積、重量、成本，又徒然增加損耗。另外，“拖尾”電流使關(guān)斷損耗大，因而開關(guān)頻率低。

1?2IGBT

絕緣柵雙極晶體管（IGBT）是后起之秀，它是一種復(fù)合型全控器件，具有MOSFET（輸入阻抗高、開關(guān)速度快）和GTR（耐壓高、電流密度大）二者的優(yōu)點。柵極為電壓控制，驅(qū)動功率小；開關(guān)損耗小，工作頻率高；沒有二次擊穿，不需緩沖電路；是目前中等功率電力電子裝置中的主流器件。除低壓IGBT（1700V/1200A）外，已開發(fā)出高壓IGBT，可達3.3kV/1.2kA或4.5kV/0.9kA的水平。IGBT的不足之處是，高壓IGBT內(nèi)阻大，因而導(dǎo)通損耗大；低壓IGBT用于高壓需多個串聯(lián)。

1?3IGCT和SGCT

在GTO的基礎(chǔ)上，近年開發(fā)出一種門極換流晶閘管（GCT），它采用了一些新技術(shù)，如：穿透型陽極，使電荷存儲時間和拖尾電流減小，制約了二次擊穿，可無緩沖器運行；加N緩沖層，使硅片厚度以及通態(tài)

(d)輸出電流

(a)電壓型

(b)電流型

(c)輸出電壓

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