级联变频器的基本形式

    级联变频器是通过多重化技术来实现的，多重化技术就是每相由几个低压PWM输出的功率单元串联组成（级联），各功率单元由一个多绕组的隔离变压器供电，用高速微处理器实现控制和以光导纤维隔离驱动。多重化技术从根本上解决了一般6脉冲和12脉冲变频器所产生的谐波问题。    级联变频器功率单元的基本形式如图3-23所示，由移相变压器的一组副边供电，通过三相全桥整流器将交流输入整流为直流；控制部分通过冗余设计的电源板从直流母线上取电，接收主控系统发送的PWM信号并通过控制单相逆变桥的IGBT的工作状态，输出单相的PWM电压波形。
    图3-23    级联变频器功率单元的基本形式    每个级联单元输出单相的PWM波，将每相每个功率单元的输出电压叠加，产生多重化的相电压波形，使相电压产生出2N+1个电压台阶，功率单元叠加后输出的PWM波形将是较为完美相电压波形，故单元串联多电平PWM电压源型变频器又称完美无谐波变频器。    采用直接高一高变换形式的单元串联多电平拓扑结构的高压变频器(图3-24(a))，其主体结构由多组功率单元串并联而成，由各组低压叠加而产生需要的高压输出(图3-24(b))，无须输出变压器，就可直接实现3kV、6kV及10kV高压输出。
    图3-24    级联变频器的拓扑形式及基本结构    (a)单元串联多电平高压变频器拓扑；(b)单元串联式多电平高压变频器方案。    级联型高压变频器对电网谐波污染小，输入电流谐波畸变小于4%，能满足（甚至超过了）IEEE519-1992的谐波抑制标准；输入功率因数高，不必采用输入谐波滤波器和功率因数补偿装置；输出波形质量好，不存在谐波引起的电动机附加发热和转矩脉动、噪声、输出du/dt、共模电压等问题，故不必加输出滤波器就可以使用普通的异步电动机。