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1、大功率电力电子变流装置的拓扑学进展
近年来各种高压变频器不断出现可是到目前为止高压变频器还没有像低压变频器那样具有近乎统一的拓扑结构。根据高压组成方式可分为直接高压型和高— 低 — 高型根据有无中间直流环节可以分为交 — 交变频器和交 — 直 — 交变频器。在交 — 直 —交变频器中根据中间直流滤波环节的不同又可分为电压源型 ( 也称电压型 ) 和电流源型 ( 也称电流型 ) 。高 — 低 —高型变频器采用变压器实行降压输入、升压输出的方式其实质上还是低压变频器只不过从电网和电动机两端来看是高压的这是受到功率器件电压等级限制而采取的变通办法。由于需要输入、输出变压器而存在中间低压环节电流大、效率低、可靠性下降、占地面积大等缺点只用于一些小容量高压电动机的简单调速。常规的交 — 交变频器由于受到输出最高频率的限制只用在一些低速、大容量的特殊场合。 下面对直接高压大功率电力电子装置拓扑结构作一个分类分类是针对单个器件的电压或电流承受能力往往不能适应容量要求这一特点进行的为此把大功率电力电子变流装置的拓扑结构分为两类
1 以器件串联为基础的桥臂扩展型结构
2 以变流单元电路串联为基础的多单元变流器结构。 这种分类方式从电路构成的角度揭示了名种拓扑结构的内在联系。按照这种分类方式多管串联的两电平变换电路二极管钳位和飞跨电容钳位型多电平拓扑属于以器件串联为基础的桥臂扩展型结构级联型多电平变流器属于以变流单元电路串联为基础的多单元变流器结构。
2、 高 — 低 — 高结构 该种结构将输入高压经降压变压器变成 380V 的低压然后用普通变频器进行变频再由升压变压器将电压变回高压。很明显该种结构的优点是可利用现有的低压变频技术实现高压变频易于实现价格低其缺 ? 是系统体积大、成本高、效率低、低频时能量传输困难等。
3、 器件串联拓扑结构
3.1 多管串联的两电平变换电路
将器件串联使用是满足系统容量要求的一个简单直观的办法。串联在一起的各个器件被当作单个器件使用其控制也是完全相同的。这种结构的优点是可利用较为成熟的低压变频器的电路拓扑控制策略和控制方法其缺点是串联开关管需要动态均压和静态均压。这是因为串联器件开、关时间不一致最后开通或最先关断的器件将承受全部电源电压这就必然影响到它的可靠运行所以电力电子器件串联运行时应有相应的均压措施而均压电路使系统复杂化损耗增加效率下降。另外为使串联器件同时导通和关断对驱动、控制电路的要求也大大提高。
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