一、變頻器原理

1、交直交電路

變頻器是一種將固定頻率交流電轉換成可調頻率交流電的輸出裝置。分交-直-交三部分，

變換電路由直流電路、濾波電路、逆變電路等組成。

2、功率單元

功率單元為基本的交-直-交單相逆變電路，整流側三相全波整流，通過對 IGBT 逆變橋

進行正弦 PWM 控制，輸出直流電壓。

每個功率單元一樣，可以互換，這不但調試、維修方便，而且備份也十分方便，假

如某一單元發生故障，單元的輸出端能自動旁路故障單元實現降額工作，而不影響運行。

功率單元逆變橋為 H 橋拓撲結構，由四個開關元件組成，中間連接著負載，形狀如字

母“H"。當 Q1 和 Q4 開關導通時，電機電流從左到右，電機正向通電，當 Q2 和 Q3 開關導

通時，電機反向通電，在正常情況下，不會同時導通 Q1 和 Q2（或 Q3 和 Q4）。這樣就出

現正電平，零電平，負電平三種電壓，稱為三電平變頻器。

3、串聯疊加

單個 IGBT 耐壓只有 1700V，功率單元需要使用串聯方式疊加輸出高壓，是一種串聯

疊加型高壓變頻器，實現變頻變壓的高壓輸出，供給電動機可變頻變壓的交流電。

6kV 系列有 15 個功率單元，每 5 個功率單元串聯構成一相，10kV 系列有 24 個功率單

元，每 8 個功率單元串聯構成一相。

單元串聯變頻器優點：

1）采用功率單元串聯，技術成熟，通過串聯單元的個數適應不同的輸出電壓要求；

2）輸入輸出波形，使其能適應任何場合及電機使用；

3）多功率單元具有相同的結構及參數，便于將功率單元做成模塊化，實現冗余設計，

即使在個別單元故障時也可通過單元旁路功能將該單元短路，系統仍能正常或降額運行。

移相變壓器，功率單元，電機的一次接線原理圖如下：

高壓變頻器輸出電壓由功率單元電壓串聯形成，每個功率單元的輸出均為等幅電壓波形，

串聯疊加后在變頻器輸出側構成階梯狀電壓波形。

下圖為 6KV 系統，5 單元的電壓波形疊加圖，可以擬合成不同頻率的正弦波。變頻器

開關器件 IGBT 工作時，會產生諧波。