變頻器用電抗器主要有：進線電抗器(輸入電抗器，英文簡寫BACL)、出線電抗器(輸出電抗器,英文簡寫BOCL)、直流電抗器(平波電抗器,英文簡寫BDCL)。

摘 要：
      本文揭示和描述瞭一種新型的矩陣級聯型高壓變頻器，並著重闡述瞭它的拓撲形式、組成原理、實現方法和研究内容等。矩陣級聯式高壓變頻器具有矩陣變頻器、交—交變頻器和H橋級聯型高壓變頻器的三重特點，採用虛拟的多重化整流和PWM逆變技術
，不需要電容器組，具有體積小
，效率高，低諧波
，長壽命等特點
，所以對它進行深入的研究将具有十分重要的意義
。本文對比瞭矩陣變頻器、交—交變頻器和H橋級聯型高壓變頻器的拓撲原理、技術特點和優缺點等。

關鍵詞：電抗器 變頻器 變流器   

1 引 言  
      近幾年,H橋級聯式高壓變頻器得到瞭很快的推廣和普及,其“完美無諧波”的特點，被更多的人所贊譽和接受,這主要歸功於一個簡單的思路
，即：用相對獨立的低壓變換單元,通過串聯的辦法來解決高壓問題。思路很簡單,但實現起來方法卻各有不同。本文就提出瞭一種将矩陣變換器引入H橋級聯型高壓變頻器的新方法,並替換其中的H橋功率單元,舍棄瞭直流環節和串、並聯電解電容器組,實現瞭交—交形式的直接變換,因此大大延長瞭變頻器的使用壽命,體積也可以減小許多。

2 拓撲結構及其特點   
2.1 矩陣變頻器  
      矩陣式變換器，主要由矩陣開關以m×n陣列形式構成，當用作電機驅動時m和n的值都取3，組成矩陣變頻器，其電路拓撲如圖1所示。

 
圖1 矩陣變換器

  虛線框内爲矩陣開關，由兩支反串聯的IGBT構成，也可以由兩支反並(bìng)聯的晶閘管構成，它的作用是實現電(diàn)流的雙向控制。  

（1）特點：  
● 可以實現四象限運行；  
● 無需電解電容器；  
● 無需電力變壓器；  
● 體積小，重量輕；  
● 效率高。  

（2）缺點：  
● 開關型功率器件數量多；  
● 功率器件需要能耗型吸收電路； 
● 採用IGBT時,受器件耐壓限制,高電壓變換難於實現。

2.2 交—交變頻器  
      交—交型變頻器，主要由電力變壓器和三個單相交—交變換器共同組成，一般通過星形連接形成三相輸出，電路拓撲結構如圖2所示。

圖2 交—交變頻器

  虛線框内爲單相交—交變(biàn)換器功率單元，由數支反並(bìng)聯的晶閘管構成，作用也是實現可換向整流控制。但是需要說明的是，晶閘管的關斷需要依賴電源交流電壓的自然換向才能實現
。  

（1）特點：  
● 可以實現四象限運行；  
● 無需電解電容器；  
● 效率較高。  

（2）缺點
：  
● 需要電力變壓器，體積大，較重；  
● 晶閘管數量多，需要能耗型吸收電路；  
● 晶閘管的關斷依賴電源的交流電壓；  
● 輸出諧波較大；  
● 輸出頻率範圍因諧波原因受到較大的限制。

2.3 H橋級聯型高壓變頻器  
      H橋級聯型高壓變頻器，主要由移相式輸入變壓器和多個H橋單相逆變單元共同組成，單元與單元之間串聯，並最終進行星形連接，從而實現三相輸出。如圖3所示，是一個3kV H橋級聯型高壓變頻器的電路拓撲形式，它的每一個相電壓由3個H橋單元串聯而成。

圖3 H橋級聯型高壓變頻器

      虛線框内爲H橋單(dān)相逆變(biàn)單(dān)元，由三相輸入整流、濾波電容組和H橋逆變(biàn)電路（全橋）共同組成，本質是一個AC-DC-AC變(biàn)換器。  

（1）特點：  
● 功率因數高；  
● 輸入、輸出電流波形接近正弦波，諧波小；  
● 效率較高；  
● 高電壓變換容易實現。  

（2）缺點：  
● 需要複雜的電力變壓器；  
● 體積大，較重；  
● 功率器件數量多；  
● 依賴直流電容器
，如果採用電解電容器，還需要定期維護。

2.4 矩陣級聯型高壓變頻器  
      本文提出的矩陣級聯型高壓變頻器，主要由移相式輸入變壓器和多個矩陣單相變換單元共同組成，它是在H橋級聯型變頻器基礎上
，将矩陣變換單元引入並替代H橋單相逆變單元而形成的，其單元與單元之間也採取串聯及星形連形式，並最終實現三相輸出的。拓撲結構如圖4所示，是一個3kV矩陣級聯型高壓變頻器的電路形式，它的每一個相電壓由3個3×2矩陣變換單元串聯而成，三相共需要9個這樣的單元。

圖4 矩陣級聯型高壓變頻器

 虛線框内爲3×2矩陣變(biàn)換單元，通過虛拟整流技術及可三電平輸出的PWM控制技術，實現瞭(le)三相交流電輸入和單相三電平交流電的輸出，可以适應感性負載的變(biàn)化。  

（1）特點：  
● 可以實現四象限運行；  
● 無需電解電容器，壽命較長；  
● 變流器的體積較H橋單元的小；  
● 輸入、輸出電流波形接近正弦波，諧波小；  
● 功率因數高；  
● 效率較高；  
● 高電壓變換容易實現；  
● 輸出頻率範圍寬。  

（2）缺點：  
● 需要複雜的電力變壓器，體積大，較重；  
● 功率器件數量多；  
● 功率器件需要能耗型吸收電路。

3 矩陣級聯型變頻器的實現方法  
      矩陣級聯型高壓變頻器，採用3×2矩陣變換單元相互串聯而成，實現瞭高電壓的輸出，具有與H橋級聯型高壓變頻器相似的特點，同時又具備矩陣、交—交變換器的四象限運行能力。  

      其實現方法是：三相高壓交流電經移相變壓器的降壓、隔離和相移，形成互差一定角度的三相交流電。将該三相交流電分别送到各個矩陣變換單元，經虛拟整流、換向、PWM斬波控制和三電平轉換，得到單相的交流電輸出。将數台矩陣變換單元的輸出端串聯起來，並(bìng)組合成星形，便得到瞭(le)可直接驅動高壓電動機的三相交流電。每台矩陣變換單元通過一對光纖接受控制器的指令和PWM信号，同時也能向控制器傳送狀态和告警信息。矩陣變換單元，採用虛拟整流技術，沒有真正的直流環節，不需要平波電容器，所以使用壽命得到延長，可以減少維護量，甚至可以設計出免維護的産品。

       另外，高壓變頻器配上電抗器後其性能可達到最佳！

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高壓電抗器種類：幹式空心串聯電抗器、幹式空心限流電抗器、幹式空心濾波電抗器、幹式鐵心串聯電抗器、幹式鐵心起動電抗器。

低壓電抗器種類：低壓電容櫃補償用串聯電抗器、變頻器用輸入、輸出電抗器、直流平波電抗器、低壓空心濾波電抗器、非晶高頻電抗器和特殊電抗器等，另外我公司有各種變壓器、濾波器
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