在中高压领域，矛盾的焦点是自关断功率器件如igbt的耐压问题，对3kv、6kv、10kv或更高的工作电压igbt的耐压短期内是无法解决的，而对高速功率开关器件的串联问题是全世界公认都未解决的尖端难题。
电压变换方式:电源→igbt元件串联直接高压器(r1)→电机(r2)。
系统等效阻抗r=r1+r2。
4.5.1主回路
igbt元件直接串联高压变频器主回路原理图如图5所示。
图5 igbt元件直接串联高压变频器主回路原理图
前面已讨论多电平、多重化的优点，而现代pwm 控制技术的发展水平，产生的电压波形能基本消除低次谐波，二电平比三电平整体效果更好，与多重化相差不大，在低频段波形优于多电平和多重化。同时多电平、多重化带来的问题与直接串联比是相当多的。
4.5.2 静、动态性能
直接串联二电平可以像低压变频器一样加直流制动电路或能量回馈，其动态性能也可以像低压变频器一样优越，其电路仍很简单。这对于多电平，特别是多重化并不容易实现。使它们只能用于一些调速要求不高的场合。为此，igbt元件直接串联高压变频器(通用高压变频器)应用了佳灵的核心技术－直接速度控制(dsc)技术对交流传动来说是一个最优的电机控制方法，它可以对所有交流电机的核心变量进行直接控制。不需在电动机转轴上安装脉冲编码器来反馈转子位置信号而具有精确的速度和转矩的控制技术。极其关键的是控制中不受定子温度和转子温度变化引起对电机参数变化的影响(矢量控制受转子温度影响而变差，直接转矩控制受定子温度影响而变差)。dsc开发出交流传动中前所未有的能力并给所有的应用提供了优秀服务。
dsc直接速度控制，是交流传动领域电机控制方式的一次革命，它从零速开始不使用电机轴上的脉冲码盘反馈就可以实现电机速度和转矩的精确控制。在零速度时能产生满载转矩。
在dsc中，定子磁通、转子磁场和转速被作为主要的控制变量。以滑差为误差，以转矩为调节量，以鲁棒性设计控制，确保稳定性和可靠性。高速数字信号处理器与先进的电机软件模型相结合使电机的状态每秒钟被更新4万次。由于电机状态以及实际值和给定值的比较值被不断地更新，逆变器的每一次开关状态都是单独确定的。这意味着变频器可以产生最佳的开关组合并对负载扰动和瞬时掉电、网压波动等动态变化做出快速响应。在dsc中不需要对电压，频率分别控制的pwm调制器。开环动态速度控制精度可以达到闭环磁通矢量控制的精度。dsc静态速度控制精度为标称速度的0.1%～0.4%(50hz～2hz)，它满足了绝大多数的工业应用。当要求更精确的速度调节时，可以加装脉冲编码器可选件。dsc的开环转矩阶跃上升时间小于 5ms，而不带速度传感器的磁通矢量控制变频器的开环转矩阶跃上升时间却多于100ms，与直接转矩控制同等，转矩脉动为0.3%，比直接转矩控制优。jl5000变频器其优良的鲁棒性，即可靠性稳定性是无与伦比的。
4.5.3 复杂程度
和其它高压变频器相比较，三电平要多6个快速二极管，五电平就更多了。多电平每个开关都要独立控制;多重化每个单元上的4个开关器件都要独立控制，并且都存在笨重、复杂、成本高、自损大的输入变压器。igbt元件直接串联无输入变压器组成的同一组件都只需一个开关量控制。其高效性和可靠性从原理上讲就高许多。
4.5.4 节能效果
多重化为得到若干组不同的独立电压，变压器采用延边三角形法，很难得到三相平衡的移相电压。这必然形成环流，增大铜、铁损耗，并且负载变化不大，而数百个变压器的内外接头也将增大损耗，降低可靠性。输入变压器，降低了效率。应用变频器是为了获取节能产生经济效益为主要目的。igbt元件直接串联高压变频器在同等工况多节能5%以上，更高效的节能设备在运用若干年后产生的效益，也是很可观的。
以2000kw的高压变频器为例，仅变压器的自损耗一年就达360天×24h×100kw×0.5元/kw·h=360000元。
4.5.5 输入输出谐波含量符合国家标准
igbt直接串联高压变频器在输入端加了采用无源校正技术，这种技术能对基波进行相移补偿或抑制某些指定的谐波。具体方法是在输入端增加无源元件，以补偿滤波电容的输入电流。在输入回路中串入电感器，以限制输入电流的上升速度，延长整流管导通时间，功率因数可以提高到0.9以上。谐波都被转移到调制频率附近。使得输入端谐波含量thd指标完全符合国家标准。在输出端采用了电压正弦波整形器，将高压变频器输出的pwm电压波形整形为和电网电压一样的标准正弦电压波形。无论变频器工作在高频段还是低频段和电机负载工作在重载或轻载条件中时波形都不变。并在输出端设有“抗共模技术”世界专利的共模电压治理器，成为唯一的一种解决了高压emc问题的高压变频器。其输出端谐波含量指标完全符合国际标准。
4.5.6 世界唯一能用于任何电机负载性质的igbt通用高压变频器
高效jcs系列高压变频器由于无输入、无输出主变压器和内含国际技术水平的高度，是在目前的高压变频器中一种无以伦比的高效、高质量性价比产品。其通用性:用于风机、水泵变工况调速节能应用;用于位势负载应用，例如起重机，提升机，电梯、皮带机等;用于对转角、位移做精确控制，如轧机;用于恒转矩的通用机械传动系统。
5 高压变频器的主要性能及效益比较
高压变频器的主要性能及效益比较如附表所示。
6 结束语
综上所述，可说在高压电动机变频调速应用领域中，体现了科技研究人员为人类社会发展，促进科学技术的飞跃，设计出了种种高压变频器，在一定时期起到了积极推广应用，做出了历史科学的重大贡献。新科学、新技术的更新或替代，是社会发展的必然规律。任何新技术都有一个从认识、认同、再创新发展的必然过程。从上述常见高压变频器电气方案的分析中，电流型、高－低－高、三电平技术方案高压变频器在选用时值得慎重考虑。单元串联叠加多电平技术高压变频器，在一定的时期范围可有应用价值。igbt元件直接串联高压变频器(通用高压变频器 )无输入、无输出主变压器和内含国际技术水平的高度，是在目前的高压变频器中一种无以伦比合理的质量性价比产品。尤其高控制技术获得通用性和具有纯国家知识产权的电力电子装置，是民族的智慧和强大的体现。jcs高压变频器是曾获得国内同行知名权威专家们的支持、帮助、认同的纯国产高新技术产品，值得全面推广应用。jcs高压变频器还应不断充实新技术，升化品质才能具有可持续长远发展的战略意义。
本文关键字：调速器 设计参考，变频技术 - 设计参考
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