1.10 多脉冲整流、多重化逆变器高压变频器的结构实例

国内外各变频器生产厂商的电路拓扑结构不尽一致，本节介绍北京利德华福HARS-VERT-A系列高压变频调速系统的结构实例。

HARSVERT-A系列高压变频调速系统本体包括变压器柜、功率柜、控制柜（高压开关柜或旁路柜可选）等所有部件及内部连线，用户只需连接高压输入、高压输出、低压控制电源和控制信号线即可。各部分的主要特点简述如下：

1.变压器柜的特点

该高压变频调速系统按需要可直接输入3kV、6kV、10kV电压，根据电压等级和模块串联级数，一般采用由24、30、42、48脉冲系列等构成多级相叠加的整流方式，可以大大改善网侧的电流波形（网侧电压、电流谐波指标满足IEEE 519—1992《电源系统谐波控制推荐规程和要求》和GB/T 14549—1993《电能质量 公用电网谐波》中的要求）。负载下的网侧功率因数接近1，无需任何功率因数补偿、谐波抑制装置。

为了确保整个高压变频调速系统的稳定性，使其不会因变压器的故障而受到影响，控制系统为变压器提供了相应的测量和保护项目：

1）变压器配封闭强迫风冷系统，操作人员可随时了解变压器运行温度，还可以设定控制器温度转折点，实现超温报警、超温跳闸等。

2）温度保护采用三路巡检温度控制器，可以输出温度轻度过温和严重过热保护，具有就地和远方超温报警功能。

3）变压器柜内装设有电压、电流检测器件，该高压变频调速系统把相关电压检测融入功率柜的功率单元中，极大限度地减少了日常维护的工作量并减小了整个设备的体积。

2.功率柜的特点

功率柜可直接输出3kV、6kV、10kV等级电压，其特点如下：

1）功率单元采用模块化设计，每一个功率单元都可以从机架上非常方便的抽出、移动和更换，所有功率单元是完全一致的，如果某一单元由于故障而不能正常工作，可以在允许设备退出的时间用备用单元将其替换，更换一个单元的时间只需5min，且无需专用工具。

2）采用多重化逆变器技术，根据电压等级不同采用级数不同的解决方案，通过每个功率单元的U、V输出端子相互串接而成星形接法给电动机供电，通过对每个单元的PWM波形进行重组，得到非常好的PWM波形，du/dt小，可减少对电缆和电动机的绝缘损坏，无需输出滤波器就可以使输出电缆长度很长，电动机不需要降额使用，可直接用于旧设备的改造；同时，电动机的谐波损耗大大减少，消除了由此引起的机械振动，减小了轴承和叶轮的机械力。

3.控制柜的特点

控制柜是整个高压变频调速系统的核心，控制器精心设计的算法可以保证电动机达到最优的运行性能。人机界面提供友好的全中文WIN CE监控和操作界面，同时还可以实现远程监控和网络化控制。控制器还包括一台内置的PLC，用于柜体内开关信号的逻辑处理，以及与现场各种操作信号和状态信号（支持DCS硬连接/MODBUS/RS485/PROFIBUS/以太网等）的协调，并且可以根据用户的需要扩展控制开关量，增强了系统的灵活性。控制器采用VME标准箱体结构，各控制单元板采用FPGA、CPLD等大规模集成电路和表面焊接技术，系统具有极高的可靠性。控制器与功率单元之间采用光纤通信技术，低压部分和高压部分完全可靠隔离，系统具有极高的安全性，同时具有很好的抗电磁干扰性能。采用温度检测模块，可以随时监控高压变频器各个部位的温度。

控制柜的人机界面集中了所有的操作和指示，现场操作员经过简短的培训即可熟练地掌握调速系统的使用，其直观的故障显示功能可以方便地告诉使用人员变频器的当前故障，结合技术手册，可以迅速排除常见的故障。

控制柜采用了多路、多种电源供电接口，如一路交流供电、一路直流供电、双路交流供电、一路交流加一路直流供电。另外，每套变频调速系统都配置了UPS（不间断电源），即使在双路电源出现故障时，控制系统也能继续运行30min。

图1-59所示为该高压变频调速系统示意图。

图1-59 HARSVERT-A系列高压变频调速系统示意图