人們習慣所稱的高壓變頻器和高壓電機，實際上電壓一般為3~10kV, 國內(nèi)主要為3kV、6kV和10kV。與電網(wǎng)電壓相比，它只能算作中壓，所以有的國外資料也稱之為中壓變頻器和中壓電氣設備。

高壓變頻器的發(fā)展和應用離不開高電壓、大電流的電力電子器件。與低壓變頻器中的功率開關器件相比，高壓開關器件最重要的特性就是在阻斷狀態(tài)時能承受高電壓，同時還要求在導通狀態(tài)下具有高的電流密度和低的導通壓降：在開關狀態(tài)轉換時具有足夠短的導通時間和關斷時間，并能承受高的du/dt和di/dt。

目前，在高壓變頻器中得到廣泛應用的電力電子器件主要有GTO、IGBT、IGCT等。

一、高壓變頻器控制方式

1. 恒UIlf控制

在工業(yè)傳動.上，般應用場合采用變壓變頻(VVVF),即UIf恒定的開環(huán)控制，這種方法的優(yōu)點是實現(xiàn)簡單，成本相對較低。比較適用于風機、水泵等大容量的拖動性工業(yè)負載。主要問題是系統(tǒng)的低速性能較差，不能保持磁通長久恒定，需要電壓補償，同時異步電動機要強迫通風制冷。

2.矢量控制

矢量控制可以獲得很高的動、靜態(tài)性能指標，由于異步電動機的參數(shù)對其影響比較大，因此此類系統(tǒng)多配備專用電動機，對于諸如大型軋機類，對動態(tài)性能要求較高的場合，常用到矢量控制雙PWM結構的三電平電壓源型高壓變頻器。

3.直接轉矩控制

直接轉矩控制系統(tǒng)的轉矩響應迅速，限制在一拍以內(nèi)，且無超調(diào)，與矢量控制相比，不受轉子參數(shù)變化的影響，是一-種高靜、動態(tài)性能的交流調(diào)速方法，常用于三電平高壓變頻裝置中。

4.無速度傳感器矢量控制

此種控制方式又稱為直接矢量控制。羅克韋爾公司的Fowerflex7000 型變頰器就采用了這種控制方式。實現(xiàn)無速度傳感器控制的關鍵，是如何從容易得到的定子電流、定子電壓中計算出與速度有關的量。

矢量控制的核心是控制電機的磁通，因此磁通的觀測也是無速度傳感器控制的關鍵之一，為保證控制精度，在無速度傳感器控制器中均有參考辨識部件。

二、高壓變頻器對電網(wǎng)與電動機的影響

1.對電網(wǎng)的影響

出于高壓變頻器容量一股較大， 占整個電網(wǎng)比例較為顯著考慮，所以高壓變頻器對電網(wǎng)的譜波污染已不容忽視。解決諧波污染有兩種方法：一是采取消波濾波器，對高壓變現(xiàn)器產(chǎn)生的諧波進行治理，以達到供電部門的要求：二是采用諸波電流較小的變頻器，變頻器本身基本不對電網(wǎng)造成諧波污染，即采用所謂的“綠色”電力電子產(chǎn)品，從本質(zhì)上解訣諧波污染問題。

一般電流源型 變頻器用的6脈波晶閘管電流源型整流電路，其總的諧波電流失真約為30%，遠高于IEEE519 1992 標準所規(guī)定的電流失真小于5%的要求，所以必須設置輸入諧波濾波器。對12 脈波晶閘管整流電路，其總諧波電流失真約為10%， 仍需安裝諧波濾波裝置。大多數(shù)PWM電壓源型變頰器都采用二極管整流電路，如果整流電路也采用PWM控制，則可以做到輸入電流基本為正弦波，諧波電流很低。單元串聯(lián)多電平變頻器采用多重化結構，輸入脈波數(shù)很高?？偟闹C波電流失真可低于10%， 不加任何濾波器就可滿足電網(wǎng)無諧波失真的要求。

高壓變頻器的另一項綜合性能指標是輸入功率因數(shù)，普通電流源型變頻器的輸入功率因數(shù)較低，且會隨著轉速的下降而線性下降，因此需要設置功率因數(shù)補償裝置。二極管整流電路在整個運行范圍內(nèi)都有較高的功率因數(shù)，一般不必設置功率因數(shù)補償裝置。 采用全控型電力電于器件構成的PWW型整流電路，其功幸因數(shù)可調(diào)，可以做到接近1。單元串聯(lián)多WM業(yè)頻功事國數(shù)效高，安際動舉因數(shù)在整個調(diào)遞范國內(nèi)可達送到0.95以上。

從以上兩項指標來看，全控型電力電子器件的PWM光PWM(高低結構)變頻器均屬“綠色”電力電子產(chǎn)品。

三、對電動機的影響

高壓變頻器輸出譜波會在電動機中引起諧波發(fā)熱(鐵心)和轉矩脈動，且輸出du/dr.、共模電壓與噪聲等也會對電動機有負面影響。電流源型變頻器由于輸出諧波和共模電壓較大，電動機需降額使用和加強絕緣，且存在轉矩脈動問題，使其應用受到限制。

三電平電壓源型變頻器存在輸出諧波和du/dt等問題，一般要設置輸出濾波器，否則必須使用專用電動機。對風機和水泵等一般不要 求四象限運行的設備，單元串聯(lián)多電平PWM電壓源型變頻器在輸出諧波、du/dt等方面有明顯的優(yōu)勢，對電動機沒有特殊的要求，具有較廣闊的應用前景。