10kv高压变频器构造

不会闪现 · 发表于 6 小时前

交（整流）直（逆变）交的高压变频器，原理跟低压380v的三相变频器基本一样，核心难点就是如何解决输入和输出耐压问题，一般的igbt工作耐压就600-1200v，高档点的3300v，顶级能做到6500v以上，跟钱成正比，而且有些半导体是花钱你都买不到的，国产半导体制造还落后很多，也就是芯片卡脖子这一块……买电车时听到是进口原装英飞凌的管子就很满意，一听到是BYD的纯国产电驱，算了算了摆摆手。

一千多v的igbt国产化已经很普遍了，并且可靠耐用，价格也便宜，既然一个耐压不够，就多串联几个就是咯，就跟二极管一样，串一大堆。如图，每一相由8个独立的三相输入单相输出变频器串联构成，串联后的三相再联结成星型（Y），如此每一相只承受10kv的相电压（5.8kv），进一步降低耐压成本。

这是10kv 1600kva的变频器功率单元，如上图的原理图一样，每相由8台黑色的变频器单元串联构成。

左侧是星型Y连接的封星中性点，不接地（10kv系统一般不直接接地）。

右侧是10kv输出去向电机的三相电缆。

输入三相690v单相输出变频器单元，面板就三种端子，上面的三相低压输入，中间两根大铜片是单相725v交流输出（8个串联为5.8kv相电压），左下角一个控制通讯的tx/rx插头。

变频器的电容是400v1200uf，应该是3个串联耐压1200v，毕竟三相690v整流滤波后是976v，但考虑到实际工业上电压都偏高，所以实际耐压要多考虑一些余量。内部有两颗陶瓷保险管。

变频器的主控板，通讯控制输入输出都在这，上面那一把黑线就是去变频器tx/rx通讯的。

主控板，厚厚的一层三防漆。

应该是内部电源板，看35v滤波电容，应该是24v电源。

变频单元通讯控制端子。主控板上没看到隔离光耦，高压隔离应该在每个变频器内部。

外部信号输入板，比如什么柜门行程开关，温度之类的。平时控制主要是远程dcs通讯或本地柜门触摸屏，以通讯为主。

继电器输出板，给散热风机，故障信号，报警灯之类的用。

实际生活中的10kv通常在10.5-11kv左右，就跟你220v市电，实际在235v左右，有些地方还能240多v，单个标准690v变频单元实际三相输入的是大约750v-790v左右的低压电，是能扛得住的，就跟传统三相标准380v变频器一样，多数时候都是通的400-420v左右。

给变频单元供电的是这台8路48脉整流移相变压器，可以看到密密麻麻的出线。

输出8套间隔7.5度相位差的三相690v低压绕组，理论标准是8套*3相=24套绕组*2抽头=48个接头。

但为了给24台三相变频单元供电，变压器内部做了非常复杂的接线方式，拆解引导出了24套三相绕组，一共72个输出端子。

其铭牌标注了三个绕组，一次测的10kv输入，二次测的8套移相7.5度690v绕组，二次测还有一个380v的20KVA小功率辅助电源，可以用来给散热风扇，油泵，防冻加热器或者机柜控制电源使用。我们这没用这个辅助电源，变频器柜的控制电源和其他辅助设备由独立的三相ups供电。

为啥要用移相整流？这是普通三相全桥（不可控）整流后的波形，一个周期内（360度）有6个脉动波浪尖，也就是六脉整流。

两套移相绕组的12脉整流，在一个整流周期内，波峰有12个，看着波浪比六脉整流的要平滑一点。

移相15度的四套绕组的移相变压器24脉整流波形。在一个周期内有24个波峰，波浪更加平滑了。

因此，这台移相7.5度的48脉整流8路移相变压器的原理和优势是

如果直接把三相10kv变成低压三相690v，分别供给变频器用，会怎么样？会原地升天……

以一台移相20度的三套绕组的18脉整流串联单元变频器简单说明，该变频器每相有2个变频器串联，共6个，三套移相后的三相电分别通过“一进两出”的方式，带动6套变频单元，每相的两个变频器逆变H桥串联输出单相交流电，虽然交流电输出正负，负正，正负，负正……一直在颠倒，但由于同相这两个变频器在同一时刻（瞬时波形）是一样的，大家都是“正负”，就等同于直流电，如同两节12v电池首尾串联成24v一样。那么8节725v的电池串联就是5.8kv相电压，三相分别偏移±120度，线电压即为10.05kv，即可做成频率可调的三相电。

仿真实验，根据该高压电机的铭牌，功率1250kw，电压10kv，电流86.3A星形接法，由于电机的电阻几乎为零，阻抗基本全是感抗，根据额定电流推算理论感抗0.213H，之前巡检时测过该电机UVW各端子之间的阻值是24.几毫欧。

代入参数，用仿真软件还原这台高压变频器，仿真工作电流基本符合铭牌。注意的是，10kv系统一般是不接地的，包括变频器和电机的封星中性点，但仿真软件才不管你这的那的，没有接地，就报错误，不允许仿真。

变频器10kv输入/输出，结束。