浅析功率单元的工作原理

变频功率单元的基本拓扑结构为交—直—交三相整流/单相逆变电路。

三相交流输入信号经三相不可控桥式整流电路整流后成为脉动直流电，在经滤波电容滤波为直流电压送到单相桥式逆变电路中，逆变电路由4支IGBT组成，构成H桥结构。适当控制四支IGBT的开关次序，即可在每个单元的输出得到0V、±Ud3个电压电平(Ud为功率单元直流电压的幅值)。将变频器每相的8个功率单元（10KV系统）依次串联（A1单元的输出u1连到A2单元的输出u2,依次类推，最后将A8、B8、C8三个单元三个单元的输出u1连在一起作为变频器的中点），即可在每相的输出得到17个电压电平。

功率单元额定电压为690V 时，直流母线电压为960V 左右。逆变器由2 个耐压为1700V 的IGBT 模块组成H 桥式单相逆变电路，通过PWM 控制，u1 和u2 两端得到高压变频的交流输出，输出电压为单相交流0-690V。

逆变器输出采用多电平移相式PWM 控制技术。同一相的功率单元输出相同幅值和相位的基波电压，但串联各单元的载波之间互相错开一定电角度，实现多电平PWM，输出电压非常接近正弦波。每个电平台阶只有单元直流母线电压大小，du/dt 很小，使得电动机绝缘不会受到影响。

功率单元与主控系统之间通过光纤进行通信，以解决强弱电之间的隔离问题和干扰问题。功率单元采用模块化结构，所有的功率单元可以互换，维修也比较方便。

功率单元采用较低的开关频率，以降低开关损耗，且可以不用浪涌吸收电路，提高变频器的功率。由于采取多电平移相式PWM，等效输出开关频率很高，且输出电平数增加，可大大改善输出波形，降低输出谐波，谐波引起的电动机发热、噪声和转矩脉动都大大降低。所以这种变频器对电动机没有特殊的要求，可用于普通的高压电动机，也可以用于旧电动机，且不必降额使用。