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1前言 国外某公司利用一种新的高压变频技术，生产出功率为315kW～10000kW的完美无谐波高压变频器（PERFECTHARMONY），无需附加输出变压器实现了直接3kV或6kV高压输出；首家在高压变频器中采用了先进的IGBT开关器件；达到了完美的输入输出波形，无需附加任何滤波器就可以满足各国供电部门对谐波的严格要求；输入功率因数达到0?95以上；总体效率（包括输入隔离变压在内）高达97％。达到这样高指标的原因是因为采用了三项新的高压变频技术：一是在输出逆变器部分采用了具有独立电源单相桥式SPWM逆变器的直接串联叠加；二是在输入整流部分采用了多相多重叠加整流技术；三是在结构上采用了功率单元模块化技术。 2单相桥式SPWM逆变器的直接串联叠加 单相桥式SPWM逆变器的直接串联叠加法，是通过N个具有独立直流电源的单相桥式SPWM逆变器直接串联的方式级联而成的，这是专为高压大功率逆变器使用的一种串联叠加法。此法是用N个依次移开2π/N相位角的载波三角波，与同一个正弦调制波进行比较产生出N组控制信号，用这N组控制信号（N组信号依次相差2π/N相位角）去依次控制N个具有独立直流电源的单相桥式SPWM逆变器，使每一个单相桥式逆变器输出相同的基波电压，然后将N个单相桥式逆变器的输出电压串联起来，就可以得到多电平SPWM无谐波电压输出，这种串联不存在均压问题。 2?1两个单相桥式SPWM逆变器的串联叠加 现个具有独立直流电源单相桥式SPWM逆变器的直接串联叠加电路如图1所示。由于N
图1两个单相桥式SPWM逆变器的串联叠加
图2A1及A2串联叠加后的波形 为了求出单相桥式SPWM逆变器A1、A2的输出电压up1、up2的SPWM波形，必须先求出SPWM波形中各脉冲前、后沿a、b点的座标，为此先列出载波三角波的方程式： 对于单相逆变器A1α=0
对于单相逆变器A2α=180° K=0，±1，±2… 调制波的方程式为：us(t)=Ussinωst（3） 对于单相逆变器A2的输出电压up2的波形， 在采样点a： 令ωst=Y；ωct=X， 则X=2πK＋π－α－πMsinY 在采样点b：X=2πK＋π－α＋πMsinY 从图2中A2的up2波形可知：X=ωct在2πK＋α到2π(K＋1)＋α区间内，在a、b点之间得到up2的正脉冲，故可以得到up2的SPWM波的时间函数式为： 函数up2(X，Y)可以用双重付里叶级数表示： 式中： 将式（4）代入上式得： 由贝塞尔函数得：
当n 当n ·〔cosm(π－α)＋jsinm(π－α)〕 因为up2(X，Y)是奇函数，故得： Aon=0 当n=1时，Bo1=ME；当n≠1时，Bon=0 故得up2的SPWM波形的双重付里叶级数式为： ·cos〔(mF＋n)ωst〕(6) 由于A1的载波三角波的α=0；由于A2的载波三角波的α=π，A1和A2用的又是同一个正弦调制波，所以由式（6）可得： cos〔(mF＋n)ωst〕(7) ·cos〔(mF＋n)ωst〕(8) 由于up1（t）和up2（t）的基波电压相同；同时又有sinm(π－0)＋sinm(π－π)=0。对于cosm(π－0)＋coom(π－π)：当m等于偶数时等于2；当m为奇数时等于零，所以式（7）和式（8）相加得到的uA的双重付里叶级数式为： 由式（9）可知：N=2的串联叠加在逆变器A相输出电压中得到的是五电平电压输出。在uA中不再包含2F±1次以下的谐波，仅包含2F±1以上的谐波。uA=up1（t）＋up2（t）的波形如图2所示。 2?2N个单相桥式SPWM逆变器的串联叠加 当N ·cos〔(mF＋n)ωst〕(10)
图3N个独立电源直接串联叠加 ·cos〔(mF＋n)ωst〕(11) …… cos〔(mF＋n)ωst〕(12)
  即：cosm(π－G)=±N（m等于奇数时取负号，m等于偶数时取正号）
所以：A相的输出电压uA等于： uA=up1(t)＋up2(t)＋…＋upN(t) 例如N=5时： 当N=5时串联叠加后在A相输出电压中将得到11电平电压输出，在uA中将不再包含5F±1以下的谐波，而只包含5F±1以上的谐波，其波形如图4所示。 由式（13）可知：采用N个具有独立电源的单相桥式SPWM逆变器的直接串联叠加后，在A相输出电压中将得到（2N＋1）个电平的电压输出，在uA的双重付里叶级数中可以消除NF±1次以下的谐波，。例如当开关频率fs=6000Hz，载波比F n=±1,±3 n=±1,±3 图4当N=5时串联叠加的输出电压波形
图518相三重叠加整流电路 3多相多重叠加整流 完美无谐波高压变频器的输入整流器部分主要采用的是18相三重叠加整流方式，和30相五重叠加整流方式。 3?118相三重叠加整流 δi为在ti点的跳跃值，n=1,2,3…m； T为函数重复周期。 用Biriger公式对ia的十梯级等阶宽阶梯的基波与各次谐波幅值进行计算可得 Imn 用此式算出基波与各次谐波幅值为： Im1=3.175Id；Im5=0.144Id；Im7=0.0838IdIm11=0.053Id；Im13=0.0554Id… 故输入电流ia的付里叶级数式为： ia 〔sinωt＋0.045sin5ωt＋0.0264sin7ωt＋0.0167sin11ωt ＋0.0174sin13ωt＋0.0588sin17ωt?0.034sin19ωt〕 (16) 由此式可知ia的低次谐波含量大大减小。 3?230相五重叠加整流 用Y/ΔΔΔΔΔ接线输入变压器的30相五重叠加整流电路与输入电流ia Im
图630相5重叠加整流电路
图7功率单元模块电路示意图 用此式算出基波与各次谐波的幅值为： Im1=5.274Id；Im5=0.220Id；Im7=0.118IdIm11=0.055Id；Im13=0.0433Id；Im17=0.033IdIm19=0.0317Id；Im23=0.0358Id；Im25=0.0026Id输入电流ia的付里叶级数式为： ia ＋0.0223sin7ωt＋0.0104sin11ωt＋0.0082sin13ωt ＋0.0063sin17ωt＋0.006sin19ωt＋0.0067sin23ωt ＋0.00048sin25ωt＋…）（18） 由此式可知25次以下的谐波大大减小了。 4功率单元模块化 为了便于生产和维修，完美无谐波高压变频器采用了功率单元模块化方式，功率单元模块的电路如图7所示。它是由熔断器、三相桥式整流器、直流滤波电容及IGBT单相全桥逆变器组成的电压型功率单元。单元中的直流滤波电容要足够大，以使变频器可以承受30％的电源电压下降和5个周波的电源电压失电。 用3?3kVIGBT开关器件组成的功率单元，可以输出4160V中压的、两个功率单元串联的SPWM电压源变频器如图8所示。由于串联的功率单元个数少，为了获得优良性能，在变频器的输出端可以附加输出交流滤波器。输入整流电源采用的是18相三重叠加整流器。 采用五个电压为690V的IGBT功率单元串联，输出电压为6000V的电压源变频器电路如图9所示。由于采用的是具有独立直流电源的功率单元模块的串联，所以不存在均压问题。功率单元中IGBT的开关频率为600Hz，每相有五个功率单元串联，所以输出相电压的等效开关频率为6000Hz。输入整流电路采用的是6000V的电压源变频器30相五重叠加整流电路，输入电流失真为0?8％，输入电压失真为1?2％，输入输出电压和电流的波形非常接近于正弦。
图8两个功率单元串联的SPWM电压源变频器（输出电压4160V）
图9五个功率单元串联的输出电压为 5结语 这种完美无谐波高压IGBT变频器，解决了高压变频器存在的开关器件串联均压、谐波和效率三大难题。采用具有独立直流电源单相桥式SPWM逆变器的直接串联叠加技术，减小了输出电压的低次谐波，方便了输出电压的调节，消除了开关器件串联的稳态和动态均压问题，减少了单个开关器件的开关频率，提高了逆变效率；采用多相多重叠加整流技术，减小了输入电流谐波，减少了对市电电网的污染，提高了输入功率因数；采用功率单元模块化技术方便了安装与维修，提高了变频器的可靠性。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
完美无谐波高压IGBT变频器
=2，所以载波三角波的移相角α==π(=180°)。对于三相输出逆变器来说，其A相电路由两个单相桥式SPWM逆变器A1和A2串联组成。A1的载波三角波的移相角α=0；A2的载波三角波的移相角α=(=180°)。A1和A2的载波三角波用同一个A相的正弦波进行调制。这样就可以得到A1的输出电压up1、A2的输出电压up2。up1和up2具有相同的基波电压。A1和A2串联后的输出电压uA=up1＋up2就是输出为正弦波的无谐波电压、其波形如图2所示。
（1）
（2）
假定载波比，调制比。
Ussinωst=－
up2(X，Y)=(4)
Y=X
up2(X，Y)=Aoo＋(AoncosnY＋BonsinnY)＋
(AmocosmX＋BmosinmY)＋{Amncos(mX＋nY)＋Bmnsin(mX＋nY)}
Amn＋jBmn=up2(X，Y)
Amn＋jBmn=
=
所以：Amn＋jBmn=
·〔〕
=j(5)
为零或偶数时，=0，Amn＋jBmn=0，
为奇数时，=2
所以：Amn＋jBmn=jJn(mMπ)
Amn=－Jn(mMπ)sinm(π－α)；
Bmn=Jn(mMπ)cosm(π－α)
当m=0时=1
Aon＋Bon=up2(X，Y)
Bon=up2(X，Y)
=
up2(t)=MEsinωst＋cosm(π－α)
·sin〔(mF＋n)ωst〕
－sinm(π－α)
up1（t）=MEsinωst＋cosm(π－0)
·sin〔(mF＋n)ωst〕
－sinm(π－0)
up2（t）=MEsinωst＋cosm(π－π)
·sin〔(mF＋n)ωst〕
－sinm(π－π)
uA=up1（t）＋up2（t）=2MEsinωst＋
sin〔(mF＋n)ωst〕(9)
取等于或大于2的任一自然数时，都可以利用上述直接串联叠加的方法，其电路如图3所示，以消除SPWM波形中小于NF±1的谐波成分。其载波三角波的移相角依次移开2π/N。对于A相，单相逆变器A1的α=0，A2的α=2π/N，A3的α=·(3－1)…AN的α=·（N－1），A1～AN用同一个A相正弦波作调制波，得到A1～AN的输出电压up1(t)～upN(t)：
up1(t)=MEsinωst＋cosm(π－0)
·sin〔(mF＋n)ωst〕
－sinm(π－0)
up2(t)=MEsinωst＋cosm(π－)
·sin〔(mF＋n)ωst〕
－sinm(π－)
cosm(π－G)
upN(t)=MEsinωst＋cosm〔π－〕
·sin〔(mF＋n)ωst〕
－sin〔π－〕
由于up1(t)～upN(t)具有相同的基波电压，同时sinm(π－0)＋sinm(π－)＋…sinm〔π－〕=0；对于cosm(π－0)＋cosm(π－)＋…＋cosm〔π－〕=cosm(π－G)的值，它与N和m的值如表1所示。
=NMEsinωst±
sin〔(mF＋n)ωst〕(13)
u5=5MEsinωst－
sin〔(mF＋n)ωst〕(14)
==120，N=5时，在A相输出电压的付里叶级数式中，将可以消除5×120±1=600±1次以下的谐波，故称作无谐波（Harmony）逆变器（意即无低次谐波）。
18相三重叠加整流电路与波形图如图5所示。输入变压器采用Y/ΔΔΔ接线的18相整流电路，输入变压器的三组次级绕组依次滞后=20°相位角，并各向一个三相桥式整流器供电、三个三相桥式整流器单独输出，输出直流电流为Id。变压器的初级输入电流ia
=＋＋，、和为与三个次级绕组相对应的初级供电电流。经过、和三重叠加后的初级电流ia变成了十梯级等阶宽阶梯波，因此可以用Biriger公式来计算ia的基波与各次谐波的幅值：
式中：?n为谐波幅值：
n＊=n()为相应于n的谐波次数；
=〔
〕=()〔
〕(15)
=（）
的波形如图6所示，输入变压器的五组次级绕组依次滞后相位角，每一组次级绕组向一个三相桥式整流器供电，五个三相桥式整流器单独输出，输出直流电流为Id
。与五个次级绕组相对应的初级输入电流为、、、和，变压器初级输入电流ia
=＋＋＋＋。五重叠加后的输入电流ia的波形是16梯级等阶宽阶梯波。用Biriger公式对它的基波与各次谐波幅值进行计算得：
n=()〔
〕
=(
＋)(sinωt＋0.0417sin5ωt
- 变频器(139255)
- IGBT(242700)
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级联型高压变频器输出谐波研究
级联型高压变频器输出谐波研究:介船了高压变频器研究的现实意义和注意事项，并在多电压胞圾联型高压变频器的基础上．仿真分析了不同SPWM控制策略下变频器的波形输出和谐波频
2010-08-07 21:37:45
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29高压变频器脉波移相变压器的设计
高压变频器是指输入电源电压在3～10kV的大功率变频器。由于其功率大、电压等级高,所以对其输入谐波、功率因数等要求很高。采用移相变压器实现高压变频器的多重化整流,可使
2010-10-20 16:52:2486
86用并联有源滤波器治理变频器类谐波的分析
用并联有源滤波器治理变频器类谐波的分析
摘要：文章针对变频器这一特殊谐波源设备，从变频器的工作原理入手，分析了变频器产生谐波的
2008-10-07 08:25:26898
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什么是高压变频器原理
什么是高压变频器原理
高压变频器（在国外称中压变频器）自上个世纪九十年代中期开始在国内推广，经过十年的发展，今天已经普遍为市场所接受，估计今年的市场容量
2009-05-13 14:49:022000
2000PLC在国产高压大功率变频器中的运用
PLC在国产高压大功率变频器中的运用
在国产高压变频器的设计中，为了提高高压变频器内部控制的灵活性以及在现场应用的可扩展性，
2009-06-17 14:41:121142
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IGBT高压变频调速电源
IGBT高压变频调速电源
Power Supply(PS) of IGBT High－ voltage Frequency Conversion Governor
摘要：提出用于高压电动机变频调速电源需考虑的串联、谐波和效率等
2009-07-11 09:07:511397
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明电舍完美矢量控制变频器
明电舍完美矢量控制变频器
2000 年明电舍就推出矢量控制技术的VT230S 系列变频器（0.4-660KW）,完美的矢量控制技术、电流跟踪控制
2009-08-27 11:16:33825
825绿色环保高压变频器特点介绍
变频调速是目前世界公认的理想的节电调速技术。然而高压变频调速器却很少使用。阻碍高压变频器推广应用的最大难题，是传统的高压变频器谐波污染大，谐波不仅消耗无功
2010-10-28 11:50:23783
783高压变频器的谐波分析研究
摘 要：当电动机容量较大时，大功率变频器的输入谐波对电网的影响以及输出谐波对电动机的影响成为了交流变频系统中突出的问题。为了减小大功率变频器的谐波，普遍
2010-10-29 11:36:502065
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增容型变频方案与Vacon变频器的完美结合
本文介绍了以增容型高- 低压变频方案与Vacon变频器完美结合为代表的基于高压电动机增容提效和变频单元并联冗余模式的低成本技术路线。
2011-09-28 11:58:371099
1099矢量控制高压变频器的过流保护
在6kV 1400kW的一次风机上使用的是变频控制，其中一台运行一年后发生IOC信号，高压变频器跳闸。对此我们进行研究解决方法。该高压变频器采用的是矢量控制模型，目前高压变频器大多
2012-05-03 11:55:021446
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高压变频器日常运维需注意什么
在夏季高压变频器维护时，应注意变频器安装环境的温度，定期清扫变频器内部灰尘，确保冷却风路的通畅。加强巡检，改善变频器、电机及线路的周边环境。检查接线端子是否紧固，
2012-06-12 15:11:211317
1317基于ACH100高压变频调速器原理及存储
ACH100 系列高压变频调速系统是高-高电压源型变频器，采用了先进的输入移相整流、创新的桥式逆变技术、优化的串联叠加技术，具有功率因数高、谐波含量低的特点，输入与输出电流波形均接近正弦波，也因此在国外被誉为完美无谐波变频器。
2017-10-11 10:59:425
5基于高压变频器在风力发电中的应用设计
介绍了多电平高压变频器的原理及其在某公司风力发电机组全功率实验系统中的应用情况，提出了高压变频器应用于该实验台的设计方案。根据设计方案建设的3 MW 风力发电机组全功率实验台，经大量实验验证后，投入
2017-10-12 10:31:078
8SINAMICS无谐波GH180高压变频器
SINAMICS完美无谐波GH180变频器已获专利的集成设计可确保产品无与伦比的可靠性、高效性和多功能性。完美无谐波GH180变频器的设计能够容错有可能损坏传统驱动系统的故障。 传统的变频器通常
2017-11-23 10:29:5468
68变频器的谐波干扰是怎样产生的？如何去抑制它？
从变频器电流曲线可以明显的看出，谐波电流使正常的电流曲线不再是正弦曲线；谐波含量柱形图所显示的情形和所测得的谐波数值相吻合，证实了是变频器谐波以电磁传导方式传播到供电网络中去，从而影响到仪表变压器继电保护装置不能正常工作。
2018-07-23 09:43:0018970
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高压永磁断路器，变频器、IGBT模块、IGBT功率模块专用高频贴片电容
高压永磁断路器，变频器、IGBT模块、IGBT功率模块专用高频贴片电容1812/2KV/NP0/222J矿业产品专用贴片电容1812 100V 6.8UF/685K X7R以上为X7R材质，容量精度为10%,耐温-55-+125度原厂直销，品质保证。更多规格欢迎查询和免费索样~
2018-10-29 09:43:20430
430基于新型非PWM功率单元的完美无谐波高压变频器应用设计
年美国罗宾康公司推出第一代完美无谐波高压变频器以来，由于其性能好、可靠性高、维修简单等优点，在欧美、日本、中国等市场一直处于领先地位，完美无谐波高压变频器较之普通高压变频器，无论从变频器控制性能、可靠性
2019-05-02 16:46:003084
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如何使用MATLAB进行高压变频器的建模与仿真
详细阐述了单元串联多电平高压变频器的工作原理、系统结构以及脉冲控制的策略 。通过对典型的多电平 PWM 逆变电路的 MATLAB 仿真计算， 得到了输出线电压的波形。证明了单元串联多电平高压变频器谐波污染小 ，输入功率因数高 ，输出的波形好 ，不必采用输入谐波滤波器和功率因数补偿装置等优点 。
2019-05-23 08:00:005
5新一代控制NBH高压变频器的用户手册资料免费下载
完美无谐波变频器是罗宾康公司设计制造的脉宽调制变频器系列。完美无谐波变频器系统具有如下优点品质：提供纯净的输入特性，提供高功率因数，提供几近完美的正弦波输出。
2019-05-28 08:00:005
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高压变频器的组成及工作原理
高压变频器指的是串联叠加性高压变频器，即通过采用多台单相三电平逆变器串联连接，输出可变频变压的高压交流电。本文重点介绍下高压变频器有几部分组成，以及高压变频器的工作原理是怎样的。
2020-05-26 11:50:1115833
15833变频器与电机多少安全距离 才能尽量减少谐波的影响
在安装变频器时，需要综合考虑中心控制室、变频器、电机三者之间的距离，才能尽量减少谐波的影响，提高控制的稳定性。
2020-08-26 15:35:336390
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变频器谐波的来源及计算方式
变频器谐波是变频器运行过程中，需要对输入电源用大功率二极管整流（或晶体管/逆变模块）进行逆变；在其逆变过程中，在输入输出回路产生的高次谐波。
2020-09-05 11:57:213646
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变频器谐波治理方案
传导是指高次谐波按着各自的阻抗分流到电源系统和并联的负载，对并联的电气设备产生干扰；感应耦合是指在传导的过程中，与变频器输出线平行敷设的导线又会产生电磁耦合形成感应干扰；电磁辐射是指变频器输出端的高次谐波还会产生辐射作用
2021-02-08 17:25:001928
1928变频器如何产生谐波电流
变频器工作时，之所以产生谐波电流，是因为变频器输入端的整流电路阻抗不是一个定值，其阻抗着外加电压的变化发生变化，这就导致整流器从电网吸取的电流不是正弦电流。
2021-05-28 16:36:291714
1714变频器输出电抗器的功能和特点是怎样的
MLAD-VR-SC变频器输出电抗器能够有效降低IGBT/IPM/PIM等逆变器件在开关时产生的瞬间高压，抑制变频器逆变过程中产生的谐波，补偿电缆分布电容的影响，减小负荷电流的峰值，延长变频器的有效传输距离，保护电动机，延长电动机的使用寿命。
2021-12-31 16:14:082388
2388变频器谐波干扰现象、原因及解决办法
变频器的谐波干扰是现在比较普遍，也是亟需解决的问题之一。像变压器发热、噪声、铜损和铁损增加；低压电气误动、拒动、频繁损坏等；通信时断时续、通信速度变慢；监控屏幕出现雪花、横纹；传感器显示数值紊乱
2022-07-06 11:02:213771
3771变频器的谐波干扰现象原因及解决方法
“透过现象看本质”，只有看到问题的本质，才能牵住问题的牛耳，然后，才有可能顺利地解决掉这些问题，对于变频器的谐波来讲，也是如此。绿+波杰+能专注变频器谐波治理20余年，现场亲自查看过的，再加上客户通过各种途径描述给绿+波杰+能的变频器谐波干扰现象，有数万例之多。
2022-07-06 17:10:363240
3240森兰高压变频器在盾安莱阳供热项目的应用
希望森兰第三代高压变频器在盾安莱阳可再生能源城市集中供热项目(以下简称盾安供热)上的应用,盾安莱阳供热项目共分为两期,共采用森兰高压变频器16台，本文重点阐述森兰高压变频器在盾安莱阳供热项目一期4台引风机、4台给水泵、3台热网循环水泵上的应用。
2022-10-19 14:41:46949
949高压变频器与低压变频器的区别
高压变频器指的是一种将工频电源通过变频器(也称为交流变频器)转换为可调频率、可调幅度高压电源的电气设备，常用于工业生产中的高压电机控制。其工作原理是将输入的交流电源经过整流、滤波电路得到直流电源
2023-03-17 17:15:014647
4647变频器谐波治理方案（上）
变频器，晶闸管供电的直流电动机、无换向器电动机等凡是在电源侧有整流回路的，都将产生因其非线性引起的高次谐波，因此对通用变频器的谐波治理就显得尤为重要。接下来跟着萨顿斯Satons一起来了解一下变频器谐波产生的原理
2023-04-04 10:37:12438
438变频器产生谐波对电动机影响及其治理措施？
随着工业自动化的发展，变频器在电动机控制中得到广泛应用。然而，变频器工作时会产生谐波，对电动机产生影响。下面将探讨变频器产生谐波对电动机的影响以及相应的治理措施。 变频器产生的谐波会导致电动机温升升
2023-10-12 09:23:05356
356高压变频器的应用领域？
高压变频器是一种重要的电力控制设备，适用于许多不同领域和行业。以下是高压变频器的主要应用领域。 1. 工业生产：高压变频器广泛应用于工业生产中，例如压缩机、风机、水泵等。通过提高设备的流量和压力
2023-10-24 09:41:24345
345变频器谐波是怎么产生的
不利影响。了解变频器谐波的产生原因及原理对于采取适当的抑制措施至关重要。 一、变频器谐波产生的原因： 非线性负载特性：变频器含有非线性元件，如二极管、晶闸管、IGBT等，这些元件在工作过程中会导致电流波形失真，从而产
2024-01-23 11:30:38408
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