传统相控方式的循环变频器的输出电压在输出频率较高的时候波形变差，电流波形也随着输出频率的提高而变差。当输出频率升高到波形过差的时候就不再适用于实际系统。一般而言，公认的晶闸管无环流相控式交交变频器的输出频率上限是电源频率的1/31/2<2>。
电网侧的性能缺陷对于电网而言，交交变频器就成为负载，从电网的角度看其性能要求主要是对输入电流的要求。一是谐波含量，另一个就是其基波和输入电压基波之间的相位差，综合起来看就是输入功率因数。文献<3>给出了不同输出频率情况下的输入电流谐波分量，数据表明输入电流的谐波状况会随着输出电压频率的升高而恶化。
正是由于传统相控式交交变频器存在着诸多的缺陷，导致了其在高压大容量场合的应用受到局限。人们开始研究各种新型的拓扑结构，而通过级联方式实现高压输出已成为大家的共识。
新型级联型交交变频器主回路结构级联的基本构想实际上是电压源的级联，经过变压器进行移相之后的电压源分别和电力电子电路构成相对独立的交交变频器，再级联加到负载上。其目的是希望在多级串联的单元内，能有更多的单元工作在正或负的最大电压附近，然后调整个别单元的电压，以满足所需的输出电压值，它能有效降低输入无功功率。事实上独立电压源级联的思路在高压大功率变频技术中经常出现，例如通过变压器耦合的多脉冲逆变器。
由于有环流方式需要一个很大的电抗器，考虑到本系统实现的一个重要原则是降低复杂性和成本，减小体积，因此采用无环流方式和多级变压器移相串联的的拓扑结构。由于三相桥式变流器可以产生6条用于选择和切换的正弦波形，每条之间相差°60，因此如果N级移相串联，每一级之间就要相差N/60°的相位角，这样就可以保证6N条正弦波在整个周期内均匀分布。电源的移相可以用变压器曲折连接来实现，当N=3时整个系统如所示：MOTOR级联式交交变频器拓扑结构这一结构可以得到一共18条用于合成电压的波形，它们在合成电压时地位并不相同：同一级的6条波形之间只能进行切换，且切换要符合系统的开关规律；而不同级的波形之间只能进行叠加，相互也无切换可言。令同一桥臂上下管同时导通，还可以使某一级的输出保持零电压。
为了避免过早触发切换，一种方法是在检测电流值为零且控制系统的给定电流值改变符号的时候同时切换桥路<5>，但是由于晶闸管的非理想特性，导致无环流“死时”长达5ms，不能满足交交变频器的要求。另一种方法是设置和交－直－交逆变器类似的死区时间，也即在检测电流值为零同时参考电流值改变符号之后等待一段设定时间，然后切换桥路，典型的晶闸管关断时间是400ms，而设置的等待时间则是700ms。
结论仿真与实验表明，基于变压器移相级联的高压交交变频器，通过采用一定的控制策略后不仅能提高输出电压的幅值和频率，减小谐波污染，使器件的/dvdt变小。它克服了传统交交变频器存在的输出频率受局限的不利因素，而且由于其无直流储能环节，结构紧凑，体积小，适用于高压大容量的舰船电力推进系统
本文关键字：变频器 变频器基础，变频技术 - 变频器基础
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