變頻器是對(duì)交流電整流然后逆變改變其電壓大小和頻率，為交流電機(jī)提供工作所需的電壓及頻率的電力控制設(shè)備。

　　根據(jù)輸出電壓波形的類型，常見有二電平變頻器、三電平變頻器，以及還有多電平變頻器。工作原理都是通過(guò)控制開關(guān)器件的開通和關(guān)斷來(lái)提供所需的電壓及頻率，工作電壓低于690V的低壓變頻器通常采用二電平的結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于高電壓等級(jí)、大容量場(chǎng)合的高壓變頻器通常采用三電平等多電平結(jié)構(gòu)。

一二電平變頻器

　　一般二電平變頻器主電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。這種變頻器是在一般電機(jī)調(diào)速中應(yīng)用的非常多，主電路也是最為常見的整流—濾波—逆變結(jié)構(gòu)。

　　圖1 二電平變頻器主電路結(jié)構(gòu)

　　二電平變頻器輸出波形如圖二所示。

　　圖2 二電平變頻器輸出波形

　　從圖上可以看到，二電平變頻器輸出為0，V兩種電平。V的電壓值等于變頻器內(nèi)部直流母線的電壓。

二三電平變頻器

　　應(yīng)用于高電壓、大功率場(chǎng)合的變頻器，對(duì)其內(nèi)部的開關(guān)器件提出了更高的耐壓要求。高壓大電流開關(guān)器件普遍價(jià)格昂貴，并且開關(guān)器件的耐壓水平有限，有些場(chǎng)合并不能找到相應(yīng)完全適用的器件。傳統(tǒng)的解決辦法是采用開關(guān)器件的串并聯(lián)來(lái)滿足大電壓、大電流的要求，但是這種方式存在諸多的問(wèn)題，所以如今很少采用這種方式。

　　隨著電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的研究，發(fā)展出了采用中性點(diǎn)鉗位的多電平變頻器。多電平結(jié)構(gòu)能有效的降低對(duì)開關(guān)器件的耐壓等級(jí)的需求，提高變頻器的輸出電壓等級(jí)。

　　三電平、四電平等多電平變頻器主電路的區(qū)別為開關(guān)器件、鉗位二極管或鉗位電容數(shù)量的不同，電平數(shù)越多，對(duì)開關(guān)器件耐壓等級(jí)的需求越低，但是相應(yīng)對(duì)開關(guān)器件數(shù)量的需求會(huì)越多。

　　以三電平變頻器為例，主電路如圖3所示。每一個(gè)橋臂有4個(gè)開關(guān)器件，4個(gè)續(xù)流二極管和2個(gè)鉗位二極管。兩個(gè)串聯(lián)開關(guān)器件的中點(diǎn)通過(guò)鉗位二極管和直流側(cè)電容的中點(diǎn)相連接，每個(gè)開關(guān)器件承受的電壓為直流母線電壓的一半。鉗位二極管的作用是在開關(guān)器件導(dǎo)通時(shí)提供電流通道防止電容短路。

　　圖3 三電平變頻器主電路結(jié)構(gòu)

　　三電平變頻器輸出波形如圖4所示。三電平顧名思義就是輸出電壓有三種電平：0，V/2，V。V的電壓值等于變頻器內(nèi)部直流母線的電壓。

　　圖4 三電平變頻器輸出波形

　　多電平的變頻器輸出波形是類似的，隨著電平數(shù)的增加，每個(gè)開關(guān)器件對(duì)耐壓水平的需求相對(duì)下降，并且每個(gè)開關(guān)器件的開關(guān)頻率也隨著下降，從而使變頻器的損耗減小，提高輸出電壓等級(jí)，顯著提高變頻器的性能指標(biāo)。

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