多电平PWM电压源型变频器的旁路时中性点漂移

    因为完美无谐波变频器每相中的单元是串联的，所以故障单元旁路不影响变频器的电流，但电压将下降。通常，所要求的电机电压大致与速度成比例，所以变频器能满足应用要求的最大速度也将下降。因此在一个或多个单元发生故障后使电机有效电压最大是十分重要的。    图8-23(a)说明了完美无谐波变频器的有效输出电压，其中，单元用圆圈表示为功率单元。图中显示为15单元变频器中没有单元被旁路时，全部功率单元在使用，提供100%的电压。A相电压指令相对B相电压指令有120°的位移，对C相的位移也为120°。    当变频器某相单元被旁路时，输出电压将变得不平衡，如图8-23(b)所示。一种可能的措施是在所有三相中旁路掉相同的单元数，即使某些单元并没有发生故障。图8-23 (c)说明这种方法。很显然，这种方法避免了不平衡，但是牺牲了电压容量。在图8-23(c)中，87%的单元是正常的，但是，仅有60%的单元在使用，所以只能提供60%的电压。
    图8-23    完美无谐波变频器的有效输出电压    一种更好的方法如图8-24所示。这种方法利用单元的星形点是浮动的，且不连接到电机中性点，所以，星形点可以偏离电机中性点，单元电压的相位角可以被调整，因而尽管单元组电压不平衡，但是可以得到平衡的电机电压。该方法称为中性点漂移，等效于在单元电压指令矢量中引进零序成分。在图8-24中，余下87%的正常单元在使用，可提供80%的输出电压。单元电压的相位角被调整，因而，A相与B相以及C相的相位差为132.5°，而不是通常的120°。
    图8-24    中性点漂移时的有效输出电压    图8-25为发生一个单元故障后使用和不使用中性点漂移时输出电压的比较。
    图8-25    发生一个单元故障后使用和不使用中性点漂移时输出电压的比较    变频器利用故障单元的信息自动计算单元电压的相位角以得到平衡的电机电压。对于目前国内通用的6kV完美元谐波系列高压变频器，结构为每相6个630V的功率单元串联，变频器可输6600V的电压。当一个功率单元发生故障时，变频器仍可输出93%的电压，还能达到6kV的输出，即在一个功率单元发生故障时，变频器的带载能力不变，这在高压变频器中是独一无二的。