王琰磊
（中煤华盛监理公司 山西 056017）
摘要：随着科学技术的发展，变频调速领域迎来了一个新产品单元串联多电平高压变频器，这种变频器被称为“完美无谐波变频器”，深受用户欢迎。变频领域中，有两大危害，谐波以及无功功率，工业光纤传输技术能够轻松实现高压变频器PWM控制变频器串联的功率单元。基于此，本文通过分析高压变频器的原理及结构，提出了利用光纤传输实现PWM控制的连接方案，以供参考。
关键词：光纤连接；高压变频器；PWM
我国将交流电机的等级定义为，3KV、6KV、10KV电机统一成高压电机，配套的调速装置成为高压变频器。目前高压变频器研究领域中主要有两个困难需要解决：供电电压等级高，功率器件耐压能力较为普通。技术难度较大、投资成本高。单元串联多电平高压变频器的出现解决了上述困难，但如何解决PWM精确控制的问题，又成为业界研究的重点，因此本文立足单元串联多电平高压变频器，探讨光纤连接在其中的应用。
一、高压变频器概述
1、基本原理及结构
现阶段，为了输出更高等级的电压，市场上主流的产品为多电平单元串联式高压变频器。此种变频器，采用PWM串联若干个低压变频功率单元，实现高压的输出。使用多重化隔离变压器进行输入，起到抑制输入谐波的作用。能够减少电网谐波的污染，输出功率高等。
如图1所示，为6KV单元串联多电平高压变频器拓扑图。从图中可以看出，此种高压变频器，分为三相，每项串联5个功率单元，合计15各串联功率单元。每一个功率单元具备690V的额定电压，通过多电平移相式脉冲宽度调制（PWM）串联相邻的功率单元，使得此变频器拥有3450V的额定相电压，6KV的线电压。这种模块化结构中，每一个功率单元有3个电气输入连接端口，2个电气输出连接端口和一个光纤接口，方便连接系统，这种结构方式不仅谐波危害小，同时也方便维修保养。
图1 6KV单元串联多电平高压变频器拓扑
2、高压变频器工作中的不良影响因素
高压变频器在实现变频调速的过程中，主要有两个方面的不良影响因素。
第一，谐波。谐波会使得电网中的元器件出现谐波损耗，降低发输电以及用电设备的效率。甚至过量的谐波流极可能造成安全事故的发生。谐波在局部电网中可能造成并串联谐振，进一步放大谐波，使得线路过热，或影响用电设备的效用，或导致电气测量设备出现误差，或造成通信系统无法正常工作等。
第二，无功功率。若无功功率加大，电流就会随之增大，这就要求用户增大设备容量，即便如此，无功功率增加还会加速电气设备、线路的损耗，降低使用寿命。同时还会增加变压器、线路的电压波动，若带有冲击性负载的无功功率出现，会严重影响供电质量。
3、PWM调制
单元串联多电平高压变频器的结构使得输出波形的改善有了解决方案，那就是多电平移相式脉冲宽度调制（移相PWM调制），通过提高等效开关的频率，改善输出波形。PWM调制控制，就是要调控整个系列当中的脉冲宽度，从而获得等效的波形，其核心思想在于近代通信技术，而且全控型功率元器件的发展使得这一调制技术变得更加简单易行，在高压变频领域应用十分广泛，极大提高了电力电子设备的性能。如图2所示为PWM控制功率单元的原理示意图，结合上文的分析，可得出，实现PWM调制的关键就在于光纤连接技术的应用。
二、光纤连接在高压变频器中的应用
1、光纤传输原理
通常光纤有塑料或玻璃制成，信号发送与接收之间没有点连接，这一特点使得光纤可以有效减轻线路中的环路噪音问题，并能有效隔离周围的电压，防止互相干扰。另外，光纤不会有附加辐射产生，抗电磁干扰的能力很强，使得光纤能够有效隔离邻近导线的相互感应或干扰。
结束语：
光纤传输在高压变频器中的应用已经十分广泛，技术已经逐渐成熟，本文使用AVAGO的原装进口光收发器和配套器材，实现单元串联多电平高压变频器中，PWM调制脉冲信号的精确传输，可解决电压隔离问题，具备极强的抗电磁干扰能力，信号传输距离远。经过试验论证后，本文的连接方案具备可行性，同时极大降低了整套变频器系统的重量和体积，节约了空间，降低了生产成本，具备极高的性价比，有着很好的推广应用价值。
参考文献
[1]孟强.错位移相SPWM控制技术在高压变频器设计中的应用[J].信息通信,2013,03:282-283.
[2]李兴鹤,王淑贤,马瑞侠，等.基于Matlab的级联型高压变频器VF控制仿真平台研究[J].大功率变流技术,2013,05:1-7.
[3]孙绍慈.浅谈微机保护在高压变频器上的应用[J].变频器世界,2014,08:81-82+53.
作者简介
王琰磊（1983.10），男，山西人，研究生，中级，在中煤华盛监理公司从事高压变频器在节能领域应用研究。
论文作者:王琰磊
论文发表刊物:《电力设备》2016年第11期
论文发表时间:2016/8/23
标签：变频器论文; 高压论文; 谐波论文; 光纤论文; 电平论文; 单元论文; 功率论文; 《电力设备》2016年第11期论文;