高壓變頻器的性能指標(biāo)之三輸出波形質(zhì)量包括輸出諧波課件

變頻器初級(jí)培訓(xùn)教材變頻器初級(jí)培訓(xùn)教材培訓(xùn)目標(biāo)了解電氣傳動(dòng)的基本概念掌握變頻器的基本工作原理和設(shè)備結(jié)構(gòu)能初步理解變頻器資料培訓(xùn)目標(biāo)了解電氣傳動(dòng)的基本概念目錄電氣傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)通用變頻器的構(gòu)成及簡(jiǎn)單工作原理完美無諧波系列高壓變頻器特點(diǎn)提高篇——高壓變頻器設(shè)計(jì)理念春曉所用變頻器硬件介紹目錄：目錄電氣傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)目錄：電氣傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)—電氣傳動(dòng)系統(tǒng)概述定義以交流（直流）電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力拖動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械的系統(tǒng)我們稱之為交流（直流）電氣傳動(dòng)系統(tǒng)，也稱交流（直流）電氣拖動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)交流電源輸入終端機(jī)械交流電機(jī)直流調(diào)速裝置直流輸出皮帶輪、齒輪箱等風(fēng)機(jī)、泵等直流電機(jī)交流調(diào)速裝置交流輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)變頻器電氣傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)—電氣傳動(dòng)系統(tǒng)概述定義中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)交流電源終電氣傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)—電氣傳動(dòng)系統(tǒng)基本工作原理電力傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程式T電機(jī)轉(zhuǎn)矩>T負(fù)載轉(zhuǎn)矩－－－加速運(yùn)行

T電機(jī)轉(zhuǎn)矩<T負(fù)載轉(zhuǎn)矩－－－減速運(yùn)行

T電機(jī)轉(zhuǎn)矩＝T負(fù)載轉(zhuǎn)矩－－－恒速運(yùn)行電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制性能是影響電氣傳動(dòng)系統(tǒng)性能高低的最重要因素加減速時(shí)間和電機(jī)轉(zhuǎn)矩、負(fù)載轉(zhuǎn)矩以及系統(tǒng)慣量有關(guān)T電機(jī)轉(zhuǎn)矩－T負(fù)載轉(zhuǎn)矩

P電機(jī)功率＝T電機(jī)轉(zhuǎn)矩×N電機(jī)速度×K常數(shù)MT電機(jī)轉(zhuǎn)矩T負(fù)載轉(zhuǎn)矩中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)終端機(jī)械電氣傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)—電氣傳動(dòng)系統(tǒng)基本工作原理電力傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方變頻器基礎(chǔ)知識(shí)—變頻器及其特點(diǎn)變頻器變頻器是交流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的一種,是將交流工頻電源轉(zhuǎn)換成電壓、頻率均可變的適合交流電機(jī)調(diào)速的電力電子變換裝置，英文簡(jiǎn)稱VVVF(VariableVoltageVariableFrequency）變頻器的控制對(duì)象三相交流異步電機(jī)和三相交流同步電機(jī)，標(biāo)準(zhǔn)適配電機(jī)極數(shù)是2/4極序號(hào)優(yōu)點(diǎn)1平滑軟啟動(dòng)，降低啟動(dòng)沖擊電流，減少變壓器占有量，確保電機(jī)安全2在機(jī)械允許的情況下可通過提高變頻器的輸出頻率提高工作速度3無級(jí)調(diào)速，調(diào)速精度大大提高4電機(jī)正反向無需通過接觸器切換5非常方便接入通訊網(wǎng)絡(luò)控制，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化控制變頻調(diào)速的優(yōu)勢(shì)（與其它交流電機(jī)調(diào)速方式對(duì)比）變頻器基礎(chǔ)知識(shí)—變頻器及其特點(diǎn)變頻器序號(hào)優(yōu)點(diǎn)1平滑軟啟動(dòng)，降變頻器基礎(chǔ)知識(shí)—變頻器分類供電電源低壓220V/1PH、220V/3PH、380V/3PH高壓3000、6000、10000V/3PH控制算法通用內(nèi)置V/F控制方式，簡(jiǎn)單，性能一般高性能內(nèi)置矢量控制方式，復(fù)雜，高性能變換方法（拓樸結(jié)構(gòu)）交直交電壓型（儲(chǔ)能環(huán)節(jié)為電解電容）電流型(儲(chǔ)能環(huán)節(jié)為電抗器）交交無儲(chǔ)能環(huán)節(jié)注：交直交電壓型變頻器因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功率因素高，目前廣泛使用常用設(shè)計(jì)功率在315KW變頻器基礎(chǔ)知識(shí)—變頻器分類供電電源低壓220V/1PH、22變頻器基礎(chǔ)知識(shí)—簡(jiǎn)要工作原理～整流部分儲(chǔ)能環(huán)節(jié)逆變部分M控制系統(tǒng)交流交流低壓交直交通用變頻器系統(tǒng)框圖直流直流交流整流器：將交流電變換成直流的電力電子裝置，其輸入電壓為正弦波，輸入電流非正弦，帶有豐富的諧波逆變器：將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的電力電子裝置，其輸出電壓為非正弦波，輸出電流近似正弦變頻器基礎(chǔ)知識(shí)—簡(jiǎn)要工作原理～整流部分儲(chǔ)能環(huán)節(jié)逆變部分M控制變頻器基礎(chǔ)知識(shí)—簡(jiǎn)要工作原理單相逆變電路工作原理S1S4S2S3EdU1S1,S3導(dǎo)通S2,S4導(dǎo)通S1,S3導(dǎo)通S2,S4導(dǎo)通S1,S3導(dǎo)通S2,S4導(dǎo)通f1f2EdU1逆變器的功能：通過改變開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間改變輸出電壓的頻率通過改變開關(guān)管導(dǎo)通順序改變輸出電壓的相序變頻器基礎(chǔ)知識(shí)—簡(jiǎn)要工作原理單相逆變電路工作原理S1S4S2變頻器基礎(chǔ)知識(shí)—簡(jiǎn)要工作原理S1S4S5S2S3S6UVEdW561UUVUVWUVW612123234345456561612三相逆變電路Ed缺點(diǎn)：輸出電壓的諧波分量太大電機(jī)諧波損耗增加，發(fā)熱嚴(yán)重甚至燒壞電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大，低速運(yùn)行時(shí)影響轉(zhuǎn)速的平穩(wěn)直到從通信技術(shù)中采用PWM調(diào)制才大大的緩解了以上問題電機(jī)變頻器基礎(chǔ)知識(shí)—簡(jiǎn)要工作原理S1S4S5S2S3S6UVEd變頻器基礎(chǔ)知識(shí)—簡(jiǎn)要工作原理調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器的英文是MODEM，其作用是利用模擬信號(hào)傳輸線路傳輸數(shù)字信號(hào)。電子信號(hào)分兩種，一種是“模擬信號(hào)”，一種是“數(shù)字信號(hào)”。我們使用的電話線路傳輸?shù)氖悄M信號(hào)，而PC機(jī)之間傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)。所以當(dāng)你想通過電話線把自己的電腦連入Internet時(shí)，就必須使用調(diào)制解調(diào)器來“翻譯”兩種不同的信號(hào)。連入Internet后，當(dāng)PC機(jī)向Internet發(fā)送信息時(shí)，由于電話線傳輸?shù)氖悄M信號(hào)，所以必須要用調(diào)制解調(diào)器來把數(shù)字信號(hào)“翻譯”成模擬信號(hào)，才能傳送到Internet上，這個(gè)過程叫做“調(diào)制”。當(dāng)PC機(jī)從Internet獲取信息時(shí)，由于通過電話線從Internet傳來的信息都是模擬信號(hào)，所以PC機(jī)想要看懂它們，還必須借助調(diào)制解調(diào)器這個(gè)“翻譯”,這個(gè)過程叫作“解調(diào)”。合起來就是“調(diào)制解調(diào)”。變頻器基礎(chǔ)知識(shí)—簡(jiǎn)要工作原理調(diào)制解調(diào)器變頻器基礎(chǔ)知識(shí)—簡(jiǎn)要工作原理SPWM調(diào)制載波PWM（PulseWidthModuration）調(diào)制PWM調(diào)制是：利用半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷把直流電壓調(diào)制成電壓可變、頻率可變的電壓脈沖列。SPWM調(diào)制是：采用三角波和正弦波相交獲得的PWM波形直接控制各個(gè)開關(guān)可以得到脈沖寬度和各脈沖間的占空比可變的呈正弦變化的輸出脈沖電壓電壓，能獲得理想的控制效果：輸出電流近似正弦載波頻率必須高，才能保證調(diào)制后得到的波形與調(diào)制前效果相同GTR變頻器由于開關(guān)頻率太低，電機(jī)噪聲較大，IGBT有效的解決了這個(gè)問題變頻器基礎(chǔ)知識(shí)—簡(jiǎn)要工作原理SPWM調(diào)制載波PWM（Puls羅賓康公司（品牌）歷史ROBICON(羅賓康)公司成立于1964年?？偛吭诿绹?guó)賓西法尼亞州。1994年，羅賓康制造出了世界上第一臺(tái)電壓源型完美無諧波的高壓變頻器。2005年7月份，SIEMENS公司成功收購(gòu)ROBICON公司西門子羅賓康完美無諧波系列變頻器介紹羅賓康公司（品牌）歷史ROBICON(羅賓康)公司成立于19為什么采用高壓變頻器？1.降低成本風(fēng)機(jī)，水泵，壓縮機(jī)的節(jié)能減少機(jī)械設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備的使用壽命2.改善過程控制提高產(chǎn)量增強(qiáng)適用性適于各種環(huán)境適用于重載啟動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載情況，比如皮帶機(jī)3.在質(zhì)量較差的電網(wǎng)系統(tǒng)啟動(dòng)大型電機(jī)消除電壓波動(dòng)減少?zèng)_擊電流比降壓?jiǎn)?dòng)器更大的啟動(dòng)力矩為什么采用高壓變頻器？1.降低成本西門子羅賓康完美無諧波系列變頻器特點(diǎn)18脈沖以上整流,正弦波輸入，無需濾波器，輸入諧波優(yōu)于IEEE519-1992標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14549-93輸入功率因數(shù)0.95以上，無需功率因數(shù)補(bǔ)償器高壓直接輸出，高-高結(jié)構(gòu)，沒有升壓變壓器單元串聯(lián)多電平PWM專利技術(shù)，完美正弦輸出波形(無需輸出濾波器)，適用國(guó)產(chǎn)普通電機(jī)內(nèi)部干式變壓器和功率單元模塊化設(shè)計(jì)，維護(hù)方便矢量控制技術(shù),恒轉(zhuǎn)矩特性97%

系統(tǒng)總體效率(包含變頻器和變壓器部分)體積最小的高壓變頻器西門子羅賓康完美無諧波系列變頻器特點(diǎn)18脈沖以上整流,正弦羅賓康完美無諧波系列高壓變頻器結(jié)構(gòu)原理A1B1C1A2B2C2A3B3C3A4B4C4A5B5C5A6B6C6motor功率單元結(jié)構(gòu)羅賓康完美無諧波系列高壓變頻器結(jié)構(gòu)原理A1B1C1A2B2C6kv輸出電壓疊加示意圖A5A4A3A2A1B1B2B3B4B6C1C2C3C4C5可達(dá)110%電壓輸出VACVBAVCBABC120TYP.NoA6C6B56kv輸出電壓疊加示意圖A5A4A3A2A1B1B2B3B高壓大功率變頻器的性能指標(biāo)之一輸入諧波3xxFundamenta基波

諧波就是無用和有害的電壓和電流，一般頻率變化并且和基波疊加在一起。諧波產(chǎn)生于非線性負(fù)載，使得電流和電壓不成比例。3rdHarmonic3次諧波高壓大功率變頻器的性能指標(biāo)之一輸入諧波3xxFundamen諧波的危害使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生了附加的諧波損耗,影響各種電器設(shè)備的正常工作引起公用電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作，并會(huì)使電器測(cè)量?jī)x表計(jì)量不準(zhǔn)確。對(duì)鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者產(chǎn)生噪聲，降低通信質(zhì)量；諧波的危害使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生了附加的諧波損耗,影響各種電對(duì)電壓而言，就6KV和10KV電網(wǎng)要求電壓總諧波不超過4%GB/T14549-93國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電流而言，在基準(zhǔn)短路容量為100MVA的條件下，對(duì)每次諧波電流的幅值提出了具體的要求，對(duì)6KV電網(wǎng)：2次諧波電流小于43A3次諧波電流小于34A4次諧波電流小于21A5次諧波電流小于34A6次諧波電流小于14A各次諧波均方根值換算成百分比，也為4%左右。對(duì)電壓而言，就6KV和10KV電網(wǎng)要求電壓總諧波不超過4%G消除輸入諧波的有效方法減少輸入諧波的有效措施是將輸入變壓器進(jìn)行多重化設(shè)計(jì)形成多脈沖整流。從理論上可以推導(dǎo)出下列結(jié)論：12脈沖整流：11次以下諧波自動(dòng)抵銷18脈沖整流：17次以下諧波自動(dòng)抵銷24脈沖整流：23次以下諧波自動(dòng)抵銷30脈沖整流：29次以下諧波自動(dòng)抵銷36脈沖整流：35次以下諧波自動(dòng)抵銷

ROBICON完美無諧波高壓變頻器采取多重化有效消除輸入諧波。以6KV變頻器為例，采用30脈波的二極管整流電路結(jié)構(gòu),諧波量很少輸入諧波遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，在不用濾波器情況下一般在2%左右，不會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生影響。消除輸入諧波的有效方法減少輸入諧波的有效措施是將輸入變壓器進(jìn)高壓變頻器的性能指標(biāo)之二輸入功率因數(shù)ROBICON完美無諧波高壓變頻器輸入功率因數(shù)大于0.95高壓變頻器的性能指標(biāo)之二輸入功率因數(shù)ROBICON完美無諧波高壓變頻器的性能指標(biāo)之三輸出波形質(zhì)量包括輸出諧波、dv/dt、等指標(biāo)。變頻器輸出波形與變頻器逆變器的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。變頻器輸出波形對(duì)電機(jī)的影響：輸出諧波會(huì)引起電機(jī)的附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。輸出dv/dt和共模電壓會(huì)影響電機(jī)的絕緣。高壓變頻器的性能指標(biāo)之三輸出波形質(zhì)量包括輸出諧波、dv/dt單元串聯(lián)多電平移相式PWM電壓源型逆變器-6kV系列A1B1C1A2B2C2A3B3C3A4B4C4A5B5C5A6B6C6motor單元串聯(lián)多電平移相式PWM電壓源型逆變器-6kV系列A1B1功率單元(powercell)結(jié)構(gòu)IGBT-Q1IGBT-Q3IGBT-Q2IGBT-Q4功率單元(powercell)結(jié)構(gòu)IGBT-Q1IGBT-CELL2單元2COMPOSITE合成dv/dt三個(gè)單元輸出的電壓疊加CELL1單元1CELL3單元3CELL2COMPOSITEdv/dt三個(gè)單元輸出的電壓疊ROBICON完美無諧波高壓變頻器的可靠性主回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了，沒有附加的輸入輸出濾波器、功率因素補(bǔ)償器、升壓變壓器等附加電路采用廣泛使用、驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單可靠的IGBT功率器件內(nèi)部一體式干式變壓器，絕緣等級(jí)為H級(jí)ROBICON完美無諧波高壓變頻器的可靠性主回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了電源變化對(duì)ROBICON完美無諧波變頻器的影響RIDETHROUGHVOLTAGESAGOF-45%可承受-45%的電壓下降RE-STARTINTOAMOTORWHICHISSTILLSPINNING電機(jī)還在旋轉(zhuǎn)的情況下可重新起動(dòng)電源變化對(duì)ROBICON完美無諧波變頻器的影響RIDETH全新的功率單元自動(dòng)旁路系統(tǒng)全新的功率單元自動(dòng)旁路系統(tǒng)A5A4A3A2A1B1B2B3B4B5C1C2C3C4C5VACVBAVCBAB120TYP.No所有功率單元正常工作輸出電壓最大可達(dá)110％額定電壓A6C6B6A5A4A3A2A1B1B2B3B4B5C1C2C3C4C53個(gè)功率單元被旁路時(shí)的情形83%功率模塊正常，但輸出線電壓不平衡A3A2A1B1B2B3B4B5C1C2C3C4C5VACVBAVCBABC120TYP.NoC6B63個(gè)功率單元被旁路時(shí)的情形83%功率模塊正常，但輸出線電壓不A3A2A1B1B2B3C1C2C3VACVBAVCBABC120TYPNo3個(gè)單元故障后采用傳統(tǒng)旁路的情形83%功率單元正常，但僅能得到55％額定輸出電壓A3A2A1B1B2B3C1C2C3VACVBAVCBABC3個(gè)功率單元故障后采用中心點(diǎn)漂移技術(shù)時(shí)的情形83%功率單元正常時(shí)，可以得到86％額定輸出電壓89135.5135.5oooABCVACVBAVCBA3A2A1B1B2B3B4B5C1C2C3C4C5C6B5中心點(diǎn)漂移了3個(gè)功率單元故障后83%功率單元正常時(shí)，可以得到86％額定中性點(diǎn)偏移旁路方案輸出電壓（一個(gè)功率單元故障時(shí)）中性點(diǎn)偏移旁路方案輸出電壓（一個(gè)功率單元故障時(shí)）對(duì)于6kV系列產(chǎn)品,采用中心點(diǎn)偏移的功率單元技術(shù),在一個(gè)功率單元出現(xiàn)故障的情況下,輸出電壓能力(也對(duì)應(yīng)于功率)為91.7%,ROBICON6kV系列產(chǎn)品其輸出能力為6.6kv,所以在任一個(gè)功率單元出現(xiàn)故障的情況下其輸出電壓能力為6.6kv*91.7%=6.05kv>6kv還能輸出滿載對(duì)于6kV系列產(chǎn)品,采用中心點(diǎn)偏移的功率單元技術(shù),在一個(gè)功率ROBICON完美無諧波系列變頻器總結(jié)正弦波輸入，無需濾波器，輸入諧波優(yōu)于IEEE519-1992標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14549-93輸入功率因數(shù)0.95以上，無需功率因數(shù)補(bǔ)償器高壓直接輸出，高-高結(jié)構(gòu)，沒有升壓變壓器單元串聯(lián)多電平PWM專利技術(shù)，完美正弦輸出波形(無需輸出濾波器)，適用國(guó)產(chǎn)普通電機(jī)內(nèi)部干式變壓器和功率單元模塊化設(shè)計(jì)，維護(hù)方便矢量控制技術(shù),恒轉(zhuǎn)矩特性97%系統(tǒng)總體效率(包含變頻器和變壓器部分)可靠性極高ROBICON完美無諧波系列變頻器總結(jié)正弦波輸入，無需濾波器提高篇－－完美無諧波系列高壓變頻器的設(shè)計(jì)思路提高篇－－完美無諧波系列高壓變頻器的設(shè)計(jì)思路低壓變頻技術(shù)突破

上世紀(jì)八十年代，絕緣柵型雙極晶體管（IGBT）問世，使低電壓的交流電機(jī)變頻調(diào)速獲長(zhǎng)足發(fā)展。九十年代末全世界進(jìn)入低電壓變頻器商業(yè)化應(yīng)用階段。人們自然想到，同樣的原理應(yīng)用到高壓電機(jī)調(diào)速是否可行呢？低壓變頻技術(shù)突破上世紀(jì)八“高壓”可照搬“低壓”？

低壓變頻器所用的元件IGBT所能耐受的電壓是1200V至1800V，電壓再高元件就會(huì)損壞。按照低壓變頻器所用的原理和電路，高壓變頻器所需的元件耐壓是兩萬伏特以上，期待這種元件是不現(xiàn)實(shí)的。“高壓”可照搬“低壓”？低壓變頻器所用的元件I緊趕趕上狼慢趕狼趕上

如果是業(yè)內(nèi)人士，你可能脫口而出：把二十個(gè)低耐壓元件串聯(lián)就夠了！很對(duì)，這是電力電子行業(yè)的經(jīng)典做法。事實(shí)上許多大型國(guó)際性電氣公司和我國(guó)的研究院所都做了大量的工作，證明這是一個(gè)代價(jià)極高的方案。二十個(gè)棒小伙子，個(gè)子一樣高，肩扛一根鐵軌走在平坦的路上，每個(gè)人的負(fù)重能力是一百公斤，鐵軌重兩千公斤，有人指揮并且安排好左右腿交替方案。這種只有理論意義的設(shè)想，我們不敢將他付諸實(shí)際。如果一個(gè)小伙打個(gè)趔趄，就會(huì)壓垮全部小伙。但我們必須說明，這個(gè)設(shè)想的可行性高于二十個(gè)低耐壓元件串聯(lián)。緊趕趕上狼慢趕狼趕上

如果是業(yè)內(nèi)人士，你可能脫逞強(qiáng)自己被擊垮

偷懶會(huì)擊垮別人

先考察一個(gè)靜態(tài)的情況：二十個(gè)棒小伙子肩扛一根鐵軌站在平坦的路面。要求肩一樣高，不許偷懶和逞強(qiáng)。二十個(gè)低耐壓元件串聯(lián)起來共同承受兩萬四千伏特的電壓。每個(gè)分擔(dān)一千二百伏電壓，不可多擔(dān)也不可少擔(dān)。多擔(dān)自己會(huì)擊垮，少擔(dān)會(huì)擊垮別人。怎樣才能不多擔(dān)也不少擔(dān)呢？要求每個(gè)元件自身的“內(nèi)阻”一致。內(nèi)阻類似小伙子們的素質(zhì)。逞強(qiáng)自己被擊垮

偷懶會(huì)擊垮別人動(dòng)態(tài)的情況：二十個(gè)棒小伙子肩扛一根鐵軌站在平坦的路面，然后協(xié)調(diào)一致的把鐵軌“撂”在路面上。少頃，重新協(xié)調(diào)一致“扛”到肩上。二十個(gè)低耐壓元件串聯(lián)起來共同承受兩萬四千伏特的電壓。每個(gè)分擔(dān)一千二百伏電壓，不可多擔(dān)也不可少擔(dān)。然后，在統(tǒng)一的時(shí)間，各元件變阻抗為導(dǎo)通，變的速度要一致，變得快擊垮別人，變的慢擊垮自己。同樣，少頃，由導(dǎo)通變?yōu)樽杩箷r(shí)，變的速度要一致，“扛”得快擊垮自己，“扛”的慢擊垮別人。怎樣才能變的不快也不慢呢？要求每個(gè)元件的“內(nèi)部電容”一致。這類似于小伙子們的敏捷程度。“扛”得快擊垮自己，“扛”的慢擊垮別人；

“撂”得快擊垮別人，“撂”的慢擊垮自己。

動(dòng)態(tài)的情況：二十個(gè)棒小伙子肩扛一根鐵軌站在平坦的路老化問題

元件從出爐到不斷使用，性能會(huì)有所改變，經(jīng)過一段時(shí)間后逐漸穩(wěn)定下來。稱為“老化”。就像小伙子們工作一段時(shí)間后表現(xiàn)出不同的心理和身體素質(zhì)，需要調(diào)整工作團(tuán)隊(duì)。而元件進(jìn)行這樣的調(diào)整成本就太高了。通常是犧牲一些有效工作壽命，老化完成后選配組合。老化問題元件從出爐到不斷批次問題通常同一批次的元件具有相近的參數(shù)，我們可以預(yù)留同批次元件作為更換備件，也意味著設(shè)備的高昂價(jià)格。批次問題通常同一批次的元件具若忽略元件問題,

“高壓”可照搬“低壓”？

即使忽略元件問題，“高壓”也不可照搬“低壓”！又將面臨高壓變頻技術(shù)的另一座高山——諧波。若忽略元件問題,

“高壓”可照搬“低壓”？什么是諧波？

現(xiàn)實(shí)中的波形是由基波和諧波合成的，對(duì)拖動(dòng)電機(jī)起正面作用的是基波。諧波頻率比基波頻率高若干倍。可以想象，基波推動(dòng)電機(jī)向前時(shí)，諧波以較高的頻率一下向前、一下向后的作用電機(jī)，在很短的時(shí)間里推了一下又拉了一下，相當(dāng)于在基波上疊加了一個(gè)震動(dòng)。諧波還會(huì)帶來額外的發(fā)熱。我們不希望諧波出現(xiàn)，但如影隨形，總是困擾著我們。如果“高壓”照搬“低壓”諧波將是無法承受之痛。

諧波帶來什么危害？什么是諧波？現(xiàn)實(shí)中電子云原子由原子核、電子組成，電子圍繞原子核高速運(yùn)轉(zhuǎn)形成球形的電子云，原子核與電子云的重心是重合的。當(dāng)加上一個(gè)直流（左邊正、右邊負(fù)）電場(chǎng)之后，球形就變成了橄欖球形。原子核偏向了負(fù)電極（右），電子云偏向了正電極（左）。電場(chǎng)反過來（左負(fù)右正），原子核偏向左，電子云偏向右。電子云原子由原子核、電子組成，電子圍繞原子核高

微波爐

如果電場(chǎng)交變起來，就是微波爐的原理。原子核與電子云相向?qū)_，一會(huì)向左一會(huì)向右，交變電場(chǎng)頻率越高、摩擦越重、發(fā)熱越甚，加熱食品很是有效。但這個(gè)交變電場(chǎng)加到電機(jī)上，電機(jī)和電纜的絕緣物就被“燒熟”了，電機(jī)和電纜很快就壞了。微波爐如果電場(chǎng)交HVF高壓變頻調(diào)速器臭氧發(fā)生器如果這個(gè)交變電場(chǎng)中有空氣就更嚴(yán)重了。其中的氧氣會(huì)轉(zhuǎn)化為臭氧。在原子核與電子云的摩擦中，三個(gè)O2變成兩個(gè)O3。更令人瞠目結(jié)舌的是：電機(jī)有散熱風(fēng)扇，不斷的將O2喂進(jìn)來，將轉(zhuǎn)化后的O3扇出去。電機(jī)成了效率極高的臭氧發(fā)生器。少量的臭氧可殺菌，清新空氣，濃度高了就成了殺手。強(qiáng)氧化性，導(dǎo)致呼吸道和其他組織潰瘍，我國(guó)勞動(dòng)衛(wèi)生法中對(duì)此有嚴(yán)格規(guī)定。HVF高壓變頻調(diào)速器臭氧發(fā)生器電機(jī)線圈發(fā)熱

前面提到，諧波在很短的時(shí)間里把電機(jī)推一下又拉一下，沒有起到正面作用，又增加了震動(dòng)。且這個(gè)能量要在電機(jī)線圈中轉(zhuǎn)化為熱，減少電機(jī)壽命。這是諧波的又一“貢獻(xiàn)”。電機(jī)線圈發(fā)熱前面提到，諧波在很再忽略諧波，

“高壓”可照搬“低壓”否？仍然不可！低壓變頻技術(shù)原理中采用脈沖寬度調(diào)制（PWM），元件開關(guān)次數(shù)太高。再忽略諧波，

“高壓”可照搬“低壓”否？仍然元件發(fā)熱元件希望導(dǎo)通時(shí)不承受電壓；截止時(shí)不通過電流。這樣電壓乘電流為零，元件損耗很小。事實(shí)上元件不可能理想，有幾個(gè)微秒功耗是很大的。比如一百安培乘五百伏特，達(dá)五十千瓦。這僅為一個(gè)元件的損耗。開關(guān)次數(shù)（頻率）高到一定程度，將無法將產(chǎn)生的熱散發(fā)出去，無法輸出有用的功率，元件將很快燒毀。元件發(fā)熱元件希望元件壽命即使沒有元件發(fā)熱的問題，開關(guān)次數(shù)（頻率）高也要直面壽命問題。元件的材質(zhì)是硅材料，屬脆性，達(dá)疲勞極限就會(huì)損壞。開關(guān)次數(shù)差一百倍，壽命也差一百倍。元件壽命即使沒有元件發(fā)熱“經(jīng)變壓器降壓，

低壓變頻，再經(jīng)變壓器升壓”可否？西門子公司早期就是這一“高-低-高”方案。過渡性的滿足了社會(huì)需求。存在的問題也很明顯?！敖?jīng)變壓器降壓，

低壓變頻，再經(jīng)變壓器升壓”可否？

損耗大二百二十五倍就像高壓輸電損耗較小，采用高壓電機(jī)也是為了減小損耗。如果又有了低壓環(huán)節(jié)，比如將六千伏降為四百伏，要保持同樣功率電流就要高十五倍，損耗是十五的平方倍。損耗大二百二十五倍就像高壓輸電損耗較小，采HVF高壓變頻調(diào)速器前后變壓器的麻煩

放大諧波，增加損耗。

除元件不必串聯(lián)外，其他問題無一不在。HVF高壓變頻調(diào)速器前后變壓器的麻煩放大諧波，總結(jié)

我們總結(jié)一下：希望存在一種方案：

1、采用低耐壓、參數(shù)正常分布元件。

2、諧波很低。

3、開關(guān)次數(shù)很低。

4、無功耗加大環(huán)節(jié)?？偨Y(jié)我們總結(jié)一下：希望存在一種選個(gè)對(duì)手高壓變頻項(xiàng)目有四座大山，我應(yīng)該從哪下手呢？采用普通元件的原理線路應(yīng)該最關(guān)鍵。先試試再說。不知道發(fā)明學(xué)老師怎么說，我的做法是：如果這個(gè)條路走不通，另外三條路要分別試探一下。多角度試探，為了觸發(fā)靈感。選個(gè)對(duì)手高壓變頻觸類旁通就像前面描述的，我通常要將選定的難題與一個(gè)自然中存在的類似的現(xiàn)象聯(lián)系起來?？纯搭愃频那闆r別人是怎樣解決的，或可以怎樣解決。普通元件串聯(lián)就像普通的小伙子扛鐵軌。幾十個(gè)性情不一、素質(zhì)不一的小伙子，同步扛起、放下一整根鐵軌確實(shí)不易，怎樣就容易了呢？苦惱了很多天。有一天，平平常常，腦中無望的嘮叨：要是各自扛起一小段就好了！……一小段就好了！把整根鐵軌截成小段？…

觸類旁通就像前面描鐵軌代表什么？鐵軌代表什么？鐵軌代表什么？

一人一小段就不必心理、身體素質(zhì)一致，不必同步訓(xùn)練，可以獨(dú)立完成作業(yè)。小伙子是元件，鐵軌是什么？小段鐵軌代表什么？幾十段鐵軌代表什么？整根鐵軌代表什么？需要整根鐵軌時(shí)怎么辦？怎么接起來？鐵軌代表什么？

一人一小段就不鐵軌代表什么？

鐵軌代表電源，整根鐵軌代表整個(gè)電源，小段鐵軌代表一個(gè)分立的、獨(dú)立的電源。許多獨(dú)立電源合起來形成整個(gè)電源。開關(guān)元件導(dǎo)通時(shí)，獨(dú)立電源被接入。開關(guān)元件關(guān)斷時(shí)，獨(dú)立電源被移走。這個(gè)開關(guān)元件就只承受這個(gè)獨(dú)立電源的電壓，這個(gè)開關(guān)元件的導(dǎo)通和關(guān)斷也不影響其他的開關(guān)元件。鐵軌代表什么？

鐵軌代表電源，整根鐵軌代表整高壓變頻器最基本的元素

很快就畫出了單元電路圖，細(xì)長(zhǎng)線、粗短線電池符號(hào)代表獨(dú)立電源，串上開關(guān)，旁邊并上一個(gè)二極管，方向同電源，開關(guān)斷時(shí)二極管導(dǎo)通，給別的單元提供通路。這個(gè)簡(jiǎn)單電路被專家認(rèn)定是高壓變頻器最基本的元素，雖然只能完成直流功能，但其他的事情已經(jīng)不難了。高壓變頻器最基本的元素很快就畫出了單元電路熱冗余

當(dāng)某單元故障，安排各相電壓變形，保持輸出不變。當(dāng)某單元僅故障一部分時(shí)，其它部分仍可貢獻(xiàn)力量。比如一個(gè)IGBT擊穿或斷路（此類故障占全部故障90%），會(huì)影響半波輸出，通過各相配合，另半波可輸出，不必全單元退出。熱冗余功能除提高了設(shè)備可靠性之外，可開發(fā)利用元件老化階段價(jià)值。即元件不進(jìn)行老化，直接進(jìn)入運(yùn)行。適當(dāng)時(shí)間后更換缺陷元件。熱冗余當(dāng)某單元故障，安排各相電壓變形，保持輸出不變。變壓器前面提到需要把一個(gè)完整電源，切分成許多獨(dú)立的單元。這個(gè)任務(wù)是由變壓器完成的，移相多副邊整流變壓器。這種變壓器副邊較多，一個(gè)副邊對(duì)應(yīng)一個(gè)單元。如果每個(gè)輸出相八個(gè)單元，三相共二十四個(gè)單元，就需二十四組副邊。變壓器前面提到需要把一個(gè)完移相整流橋和電容的作用下各相電流只在很小的窗口時(shí)間流入單元。電容值越大，窗口越小。各單元全在這個(gè)小窗口時(shí)間取電流，總電流波形就會(huì)又窄又高。我們已經(jīng)知道這是高諧波的形態(tài)。我們把各單元的窗口錯(cuò)開一點(diǎn)，總電流的峰值被分散，總