CI858K01 3BSE018135R1关于中、高压变频器的一些知识

关于中、高压变频器的一些知识

摘要：中、高压变频器主电路不像低压变频器那样，至今还没有统一的拓扑结构，它们从功率开关器件，到整流器和逆变器都有多种形式，介绍了这些方面的知识，以供选用时进行分析比较。关键词：高压变频器；集成门极换相晶闸管；三电平；多重化；PWM整流器

在低压变频调速完全成熟、并获得广泛应用之后，现在不少厂家对中、高压电机采用变频调速正在跃跃欲试，犹如十多年前开始推广应用低压变频调速的情势一样（在电气传动领域，将2.3～10kV习惯上称作高压，而与电网电压相比，只能算作中压）。然而不像是低压变频器，无论哪种产品，它们的主电路形式基本相同，而中、高压变频器则到目前为止，还没有近乎统一的拓扑结构。为此，本文就目前中、高压变频器的有关知识作些阐述和介绍，以供选用时进行分析比较。 1功率开关器件

中、高压变频器首先依赖于高电压、大电流的电力电子器件。目前应用于中、高压变频器的电力电子器件主要有下列几种。

1?1GTO

门极可关断（GTO）晶闸管是目前能承受电压最高和流过电流最大的全控型（亦称自关断）器件。它能由门极控制导通和关断，具有电流密度大、管压降低、导通损耗小、dv/dt耐量高等突出优点，目前已达6kV/6kA的生产水平，最适合大功率应用。但是GTO有不足之处，那就是门极为电流控制，驱动电路复杂，驱动功率大（关断增益β=3～5）；关断过程中内部成百甚至上千个GTO元胞不均匀性引起阴极电流收缩（挤流）效应，必须限制dv/dt。为此需要缓冲电路（亦称吸收电路），而缓冲电路既增大体积、重量、成本，又徒然增加损耗。另外，“拖尾”电流使关断损耗大，因而开关频率低。

1?2IGBT

绝缘栅双极晶体管（IGBT）是后起之秀，它是一种复合型全控器件，具有MOSFET（输入阻抗高、开关速度快）和GTR（耐压高、电流密度大）二者的优点。栅极为电压控制，驱动功率小；开关损耗小，工作频率高；没有二次击穿，不需缓冲电路；是目前中等功率电力电子装置中的主流器件。除低压IGBT（1700V/1200A）外，已开发出高压IGBT，可达3.3kV/1.2kA或4.5kV/0.9kA的水平。IGBT的不足之处是，高压IGBT内阻大，因而导通损耗大；低压IGBT用于高压需多个串联。

1?3IGCT和SGCT

在GTO的基础上，近年开发出一种门极换流晶闸管（GCT），它采用了一些新技术，如：穿透型阳极，使电荷存储时间和拖尾电流减小，制约了二次击穿，可无缓冲器运行；加N缓冲层，使硅片厚度以及通态

(d)输出电流

(a)电压型

(b)电流型

(c)输出电压

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