一 单元串联型高压变频器结构及工作原理

    单元串联型高压变频器采用若干个低压功率单元串联的方式实现直接高压输出，其结构如图1所示，采用的变压器为多重化隔离变压器，一次侧输入高压，二次侧输出相互隔离的低压，供给各个功率单元，即图中的各个H桥，系统的三相结构类似。每个功率单元都是一个三相输入、单相输出的交-直-交变频器，具有统一的结构，功率单元的结构如图2所示。

     每个功率单元分别由输入变压器的一组二次绕组供电，功率单元之间及变压器二次绕组之间相互绝缘。如采用每相六单元串联的形式，则每个功率单元承受全部的输出电流，但仅承受1/6的输出相电压和1/18的输出功率；对于6KV的电机系统，每单元输出电压0~590V可调，频率0~50Hz可调，从而可实现变频控制。

    单元串联型高压变频器各的功率单元采用载波相移PWM技术进行控制，对于图1所示的变频器由n对依次相移60°/n的三角载波对参考波电压进行调制。对A相基波调制所得的n个信号，分别控制A1～An n个功率单元，经叠加即可得具有2*n+1级阶梯的相电压波形。它相当于6*n脉波变频，理论上6*n-1次以下的谐波都可以抵消，总的电压和电流畸变可低至1％左右，因此也堪称完美无谐波变频器。该系列变频器同一相的功率单元输出相同的基波电压，串联各单元之间的载波错开一定的相位，每个功率单元的IGBT开关频率若为1KHz，则当每相有6个功率单元串联时，等效的输出相电压开关频率为12KHz。功率单元采用低的开关频率可以降低开关损耗，而高的等效输出开关频率和多电平可大大改善输出波形。波形改善除减小输出谐波外，还可降低噪音、du/dt值和电机的转矩脉动。所以这种变频器用于调速电源对电机无特殊要求，可用于普通的高压电机，且不必降额，对输出电缆长度也没有特殊限制。

    二 单元串联型高压变频器故障处理方法分析

    为了提高单元串联型变频器的可靠性，使其在部分功率单元发生故障后仍能够继续运行，传统的故障处理方法是采用屏蔽掉故障单元与另外两相中相应的非故障单元，以保持变频器的平衡运行，这样势必会造成非故障单元的浪费，因而最大输出能力较低。该方法的优点在于原理简单，技术成熟可靠。