摘　要：采用IGCT功率器件組成的兩電平功率單元，配合移相變頻器實現(xiàn)10000kW及以上的高壓變頻器及其試驗方法。 關鍵詞：IGCT、大功率變頻器、試驗方法 　　目前，高壓大功率變頻器是一個十分重要的應用領域。而基于IGBT的變頻器其功率等級最大多在5000kW左右，功率在10000kW及以上的高壓變頻器用IGBT就難以實現(xiàn)。目前，ABB等國際大公司均推出了基于IGCT的三電平變頻器。但在高壓大功率應用條件下，三電平技術的可靠性在國內還有待于提高。此外，高壓大功率變頻器的性能試驗也是一個難題。本文主要介紹采用IGCT組成的大功率變頻器和試驗方法，僅供參考和借鑒。 1、 構成原理 　　1.1 6KV變頻器 　　具體的工作過程是：以6kV變頻器為例，見圖1，電網(wǎng)電壓經(jīng)過移相變壓器降為1750V，經(jīng)整流橋D整流，然后進入由電容器Cc、Cd、電感Lc、電阻Rc、二極管Ds 組成的緩沖電路，然后電信號輸入由IGCT逆變橋組成的兩電平功率單元，每相由兩個IGCT功率單元進行串聯(lián)組成，形成交流電壓，然后高壓輸出給電機。 　　每個兩電平功率單元由整流橋、穩(wěn)壓電路、IGCT逆變橋組成，穩(wěn)壓電路接入IGCT逆變橋輸入端，電阻Rc與二極管Ds串聯(lián)，兩端與電感Lc并聯(lián)，在電阻Rc與二極管Ds之間接有電容器Cc，電容器Cc另一端接電容器Cd；電容器Cd另端接電感Lc與電阻Rc的輸入端。IGCT逆變橋由四個由IGCT器件與二極管Dr組成的反并聯(lián)單元構成。 　　對于6kV變頻器，移相變壓器二次側電壓1750V，功率單元直流側電壓2500V，每相2個功率單元串聯(lián)，功率部分只需6個功率單元。移相變壓器共6個副邊繞組。 　　這樣，每個功率單元輸出的最高電壓為1750V，2個功率單元串聯(lián)就能夠輸出3500V，正好對應于6kV系統(tǒng)的相電壓。 　　對4500V/4000A的IGCT而言，其長期工作電流有效值可達1500A。所以，變頻器的容量為 S=1.732×6000×1500=15000kVA 　　考慮到電機的功率因數(shù)，此種變頻器可以輕松驅動12000kW的電機。 　　1.2 10kV變頻器 　　見圖2，對于10kV變頻器，移相變壓器二次側電壓1900V，功率單元直流側電壓2700V，每相3個功率單元串聯(lián)，功率部分只需9個功率單元。移相變壓器共9個副邊繞組。 　　這樣，每個功率單元輸出的最高電壓為1900V，3個功率單元串聯(lián)就能夠輸出5700V，正好對應于10kV系統(tǒng)的相電壓。 　　在要求高可靠性的場合，每相也可以串聯(lián)4個IGCT功率單元。 　　對4500V/4000A的IGCT而言，其長期工作電流有效值可達1500A。所以，變頻器的容量為 S=1.732×10000×1500=26000kVA 　　考慮到電機的功率因數(shù)，此種變頻器可以輕松驅動22000kW的電機。 　　1.3 3kV變頻器 　　見圖3，對于3kV變頻器，變壓器每相采用一個功率單元的形式，功率部分只需3個功率單元。 2、 高壓大功率變頻器性能試驗 　　高壓大功率變頻器出廠前的試驗是產品質量檢查的重要環(huán)節(jié)，特別是全載（即滿額定負荷）試驗尤為重要。 　　榮信電力電子股份有限公司建立了“電動機—發(fā)電機組”的全載試驗系統(tǒng)，可以在各種載荷下，特別是全載下進行變頻器特性實驗，他可以保證產品性能的真實性。可將一切性能缺陷在出廠前解決。 　　上述高壓變頻器都已經(jīng)過全載多方位性能試驗，并經(jīng)現(xiàn)場實用已達到設計要求。 　　參考文獻: 　　[1] 吳競昌，孫樹勤，宋文南等. 電力系統(tǒng)諧波[M]. 北京: 水利電力出版社，1988. 　　[2] 王兆安，楊君，劉進軍，王躍. 諧波抑制和無功功率補償[M]. 第二版. 北京: 機械工業(yè)出版社，2005. 　　[3] 中國國家標準GB12326-2000: 電能質量 電壓允許波動和閃變[S]. 北京: 中國標準出版社, 2000. 　　[4] 卓放, 胡軍飛, 王兆安. 采用多重化主電路實現(xiàn)的大功率有源電力濾波器. 電網(wǎng)技術[J]. 2000, 24（8）: 5～7. 　　[5] 常鵬飛. 有源電力濾波器中輸出濾波器的設計及仿真. 船電技術[J]，2005, 2: 53～55. 　　[6] 王建良，崔桂梅，任永峰. 并聯(lián)型有源濾波器中電感值的計算. 控制工程[J]，2003, 10（5）: 478～480. 　　[7] 林海雪.電力系統(tǒng)的三相不平衡[M]. 北京：中國電力出版社，1998. 　　[8] Peng F Z, Lai J S. Generalized instantaneous reactive power theory for three-phase power systems. IEEE Trans. Instrum. Meas.[J], 1996, 45（1）: 293～297. 　　[9] Sato T, Mori Y, Matsushita Y, Ogusa S, Toki N, Iyoda I. Study on the System Analysis Method of STATCOM based on Ten-Years’ Field Experience. Proceedings of 2002 IEEE Transmission and Distribution Conference and Exhibition[C], 2002, 1: 336～341. 　　[10] Read J C. The calculation of rectifier and converter performance characteristics. Journal IEE[J], 1945, 92（2）: 495～590. 　　[11] Kimbark E W. Direct current transmission[M]. Vol.1, New York. John Wiley & Sons, 1971.