高压变频器技术的挑战与心跳揭秘关键难题与温暖解决方案
高压变频器：技术挑战与温暖解决方案
随着对高压变频器的深入认识，市场需求迅速增加。国内生产商正奋起直追，涌现出几个品牌。我公司是早期研发6000V级高压变频器的单位之一，这些产品已通过了天津发配电及电控设备检测所和国家电控配电设备质量监督检验中心的检验，并获得了由院士和专家的鉴定委员会的高度评价。在2002年年底，我公司接到万伏变频器订单，该变频器在2003年3月交付使用，现在运行良好。以下是我们在研制过程中遇到的关键技术问题及其解决办法。
首先，我们面临的是功率器件耐压不够的问题。这是制约高压变频器发展的主要因素。为了解决这一问题，我们提出了多种方案，如三相-多电平方案、高-低-高方案、功率单元串联方案等。我公司生产的6000V级高压变频器采用了功率单元串联方案，这种设计具有很多优势：
功率单元数量大，但结构完全一样，可以互换，这对生产、调试、留备用件等都带来了很大方便。
单个单元为三相50Hz输入，通过交—直—交变换，得到SPWM（脉冲宽度调制）单相输出。
多个单元相串联后组成Y型结构，每个单元输出为641.5V（有效值）。
用户要求的小额定容量，小则选用西门子双模块IGBT作为功率电子部件。
为了减少整流侧谐波成分，我们采用18相整流。输入侧采用星形接法，使得整流结构能够保证输入电流符合企业标准和IEEE519规定。此外，由于电解电容上的交流成分较大，我们添加无感電容以减少交流成分，从而提高其寿命。
在工作方式上，我们采用单臂PWM调制。一臂（IGBT1、IGBT2） PWM调节，而另一臂（IGBT3、IGBT4）上下管轮流导通，以确保系统稳定性。当主机发生故障时，可以快速退出该单元继续工作，从而避免紧急停机。
我们还使用了准优化PWM调制来提高效率。这一方法将基波和三次谐波叠加形成马鞍形波，其理论指出，当基波角频率为60°或120°时，可最大化调整制度，从而提升利用效率近似至100%。
为了进一步提升性能，我们采取载波移相控制策略，将每个载波信号固定不动，只改变其相位延迟。此方法可以有效地降低谐波内容，同时保持整个系统的一致性，因为所有三个载波信号之间存在相同延迟关系，无论如何变化都不会影响总体性能。
最后，为确保系统可靠性，我们采用光纤传输控制信号，以防止干扰。此外，我们还开发了一套完整的操作监控系统，包括PC机、大型触摸屏以及微控制处理平台，为用户提供参数设置、功能设定、运行操作等多项服务。
