1)電流源型,如圖20 所示。電流源型逆變部分采用sgct直接串聯(lián)解決耐壓?jiǎn)栴},直流部分用電抗器儲(chǔ)存能量,目前的技術(shù)水平可以做到輸出電壓為7.2 kv,可以適應(yīng)國(guó)內(nèi)大部分電壓為6 kv 這一現(xiàn)狀,但無法用在10 kv 電壓。電流源型變頻器輸入側(cè)的功率因數(shù)比較低,電抗器的發(fā)熱量較大,效率比電壓源型變頻器低,由于采用電流控制,輸出濾波器的設(shè)計(jì)比較麻煩,而兩電平變頻器的共模電壓和諧波、dv/dt 問題較突出,所以對(duì)電機(jī)的要求較高。雖然電流源型變頻器有可回饋能量的優(yōu)點(diǎn),但是需要回饋能量的負(fù)載畢竟不是很多,尤其是通用型變頻器。所以電流源型變頻器的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力已經(jīng)逐漸變?nèi)酢?br>2)功率單元串聯(lián)多電平型,如圖21 所示。此變頻器采用多個(gè)低壓的功率單元串聯(lián)實(shí)現(xiàn)高壓輸出,輸入側(cè)的降壓變壓器采用移相方式,可有效消除對(duì)電網(wǎng)的諧波污染,輸出側(cè)采用多電平正弦波pwm 技術(shù),可適用于任何電壓的普通電機(jī),另外,在某個(gè)功率單元出現(xiàn)故障時(shí),可自動(dòng)退出系統(tǒng),而其余的功率單元可繼續(xù)保持電機(jī)的運(yùn)行,減少停機(jī)所造成的損失。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì),可迅速替換故障模塊。由此可見,單元串聯(lián)多電平型變頻器的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力是很明顯的。
3)三電平型,如圖22 所示。三電平型變頻器采用二極管鉗位和電容飛渡分壓電路,解決了兩只功率器件的串聯(lián)的問題,并使相電壓輸出具有三個(gè)電平。三電平逆變器的主回路結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)少,雖然為電壓源型結(jié)構(gòu),但易于實(shí)現(xiàn)能量回饋。三電平變頻器在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)遇到的最大難題是電壓?jiǎn)栴},其最大輸出電壓達(dá)不到6 kv,所以往往需要用變通的方法,要么改變電動(dòng)機(jī)的繞組接法(星/三角改接),要么在輸出側(cè)加升壓變壓器。這一弱點(diǎn)限制了它的應(yīng)用范圍。
目前,雖然有人提出了其他不同的高壓變頻器解決方案,但大部分不具有明顯的可行性,或者說不具有將上述三種主流變頻器結(jié)構(gòu)取而代之的潛力。隨著高壓變頻器成本的進(jìn)一步降低,在中等功率市場(chǎng),高低型變頻器將會(huì)退出競(jìng)爭(zhēng),而只關(guān)注于較小功率的場(chǎng)合。對(duì)于單元串聯(lián)多電平型變頻器,主要缺點(diǎn)是變流環(huán)節(jié)復(fù)雜,功率元器件數(shù)目多,體積略大一些,但是,在其他的方式不能解決國(guó)內(nèi)應(yīng)用的需要,高壓器件應(yīng)用的可靠性還不是太高的情況下,其競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)在最近的一段時(shí)期內(nèi),可能還是無法代替的。三電平型變頻器由于輸出電壓不高的問題,主要的應(yīng)用范圍應(yīng)該是在一些特種領(lǐng)域,如軋鋼機(jī)、輪船驅(qū)動(dòng)、機(jī)車牽引、提升機(jī)等,這些領(lǐng)域的電機(jī)都是特殊制定的,電壓可以不是標(biāo)準(zhǔn)電壓。在一定的功率水平下,三電平型變頻器取代傳統(tǒng)的交交變頻器是技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。三電平變頻器的更大發(fā)展有待于更高耐壓的功率器件的出現(xiàn)和現(xiàn)有產(chǎn)品可靠性的進(jìn)一步提高。在超大功率場(chǎng)合,即大約8 000 kw 以上的功率,用晶閘管構(gòu)成的lci(負(fù)載換流變流器)電流源型變頻器仍舊是主角。由于以上所述的技術(shù)特征,通用型高壓變頻器目前是單元串聯(lián)多電平型變頻器占多數(shù),約占七成以上,目前國(guó)內(nèi)基本上都采用這種電路結(jié)構(gòu)。