中性点钳位三电平PWM高压变频器

    在PWM电压型变频器中，当输出电压较高时，为了避免器件串联引起静态和动态均压问题，同时降低输出谐波及du/dt的影响，逆变器部分可以采用中性点钳位的三电平方式。这种结构相对简捷和成熟，研究也比较深入。逆变器的功率器件可采用高压IGBT或IGCT，图2-51所示是中性点钳位三电平PWM高压变频器的结构示意图。ABB公司生产的ACS1000系列变频器为采用新型功率器件——集成门极换流晶闸管IGCT的三电平变频器，输出电压等级有2.2kV、3.3kV和4.16kV。西门子公司采用高压IGBT器件，生产了与此类似的变频器SIMOVERT-MV。

    图2-51    中性点钳位三电平PWM高压变频器的结构示意图

    中性点钳位三电平PWM高压变频器除具有SPWM变频调速的各种优点外，还具有下述一些优点。

    ①能有效地解决电力电子器件耐压不高的问题，它的每个主管承受的关断电压仅为直流环节电压的一半。

    ②变频器输出的多级电压阶梯波形减小了du/dt对电机绝缘的冲击，对于普通三相高压电机来说，做一些绝缘加固即可；此外，du/dt的减小，对变压器绕组、电力电缆和其他电力设备的影响都有所减小。

    ③三电平拓扑结构的单桥能输出三种电平（+1/2 Ud，0，-1/2Ud）线（相）电压，有更多的阶梯波形使之更接近于正弦波，使输出波形的失真度减小，谐波减小。

    ④在同样的谐波含量下，开关频率下降了一半，因此开关损耗也降低了一半，所以通过降低调制频率来提高整个系统的效率。

    ⑤三电平逆变器的结构简单，体积小，成本低，使用功率器件数量最少（12只），避免了器件的串联，提高了装置的可靠性指标。